某水电站溢流坝模型试验研究

发布时间：2020-10-23 08:38

　　 水工物理模型试验的结论具有真实性,因而被广泛应用于验证工程设计中,但同时物模试验受到相似比尺、制作工艺和测量设备等的限制,其试验结果大多需要修正。数模试验效率高花费少,不受相似比尺、测量设备的限制,但是数模试验的结论受到边界条件和模型精度的影响较大。因此,物模试验和数模试验相结合,将会是解决工程问题的重要手段。本文以某水电站溢流坝作为研究对象,通过水工物理模型试验和FLUENT软件对某水电站溢流坝的泄洪能力、水流流态、流速分布、消能防冲等问题进行试验研究和数值模拟。试验模型是按照重力相似准则来设计,依据设计单位提供的溢流坝设计方案和工程基本资料制作完成的。模型建好后,根据不同的试验工况要求开始放水试验,试验结果表明原设计方案存在一些问题。针对问题提出合理的改进方案,然后对改进后的模型进行试验验证。运用FLUENT软件对原设计方案的溢流坝进行数值模拟分析。建立溢流坝的数值分析模型,压力速度耦合方式采用的是PISO算法,以标准k-ε湍流模型进行模拟,并采用VOF多相流模型追踪水相和气相的交界面位置,对溢流坝的进行三维数值模拟。将物理模型试验结果与数模试验结果进行对比分析,结果表明:数模试验中溢流坝的泄流能力、流速分布、压强分布和水面线的计算结果与物理模型试验结果大致吻合,数模试验方法是可行的。本次以某水电站溢流坝的水工物理模型试验和水工数模试验可以为日后的溢流坝设计提供一些参考。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TV131.61
【部分图文】：

选择??不论基岩的强度多大，挑射水流产生的巨大能量都会使下，有关于局部冲刷涉及岩石结构、水流紊动和掺气等多助模型试验进行实验测试。??问题的模拟方法如下：??拟法：遵循重力相似准则，用沙、卵石、碎石或砾等散似的可冲动河床。确定粒径的方法有：??尺寸等容球径缩小法。冲料比尺为：０＾?＝?％?（叫为粒径原型岩石比较破碎的情况。??床不冲时的水流速度与模型冲料开动时的水流速度相似似模拟的方法。此方法由清华大学水利系提出，通过放那部分重量等效于岩块之间摩擦力的抗冲作用。??几何相似模拟法。根据原型岩块的大小和形状。按几何

库水位（１１１?；??图３．１闸门全开时流量与库水位关系曲线图??由图３．１可知：１．在不同库水位时，实测的泄流量比设计泄流量大了?４％左右。２．当??闸门全开时，库水位达到３０３．５５ｍ时，试验测得的流量达到ｉｍｍ３／ｓ；实测库水位在??３０３．２１ｍ处，下泄水流的流量达到１０６１ｍ３／ｓ。校核洪水位为３０３．３９ｍ，查图３．１可知，当??水位达到３０３．３９ｍ时，泄水量达到了?１０９０ｍ３／ｓ，由式３－２计算得到流量系数是０．４５９。而??达到设计校核洪水位时的流量是１０６１?ｍ３／ｓ，故泄水流量超了?２９?ｍ３／ｓ。３．根据堰流公式??３－２计算得到平均综合流量系数Ｍ＝０．４６３，设计要求的综合流量系数０．４５７，计算得到的??综合流量系数要比设计给出的综合流量系数大。综合可知：溢流坝的泄流能力能够满足??工程的需求。??溢洪道消能方式是挑流消能。开始时，由于下泄水流比较小，水股无法将鼻坎反弧??段处的水流排出，因此在反弧段内的水流将产生翻滚，水流顺势从鼻坎的尾端沿着壁面??流下

由表３．２可知：计算得到的闸孔流量系数＾均在规范允许的合理范围以内。??工作闸门部分开启时，根据堰流公式计算出闸门不同开度时溢流坝的库水位与流量??关系见表３．３，流量与库水位关系曲线见图３．２。???表３．３闸门部分开启时的库水位与流量关系????库水位??闸门开启高度（ｍ）?水头（ｍ）?流量２（ｍ３／Ｓ）?综合流量系数Ｍ?备注??高程（ｍ）??ｅ＝６．２０?３０３．００?１０００?８５６．００?０．３８２?Ｐ＝１．０°／〇??ｅ＝６．００?３０２．４９?９．４９?７９２．８７?０３８３???２５??
【参考文献】

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本文编号：2852799