不同倒悬角对琴键堰泄流能力影响的数值模拟研究

发布时间：2021-02-17 23:46

　　琴键堰（Piano Key Weirs）是一种新型的迷宫堰。它和迷宫堰一样,相较于传统的直线堰,增加了溢流前缘的长度,提高了泄流能力;相较于传统的迷宫堰,它将溢流前缘向上下游倒悬,在相同的溢流前缘长度下,减小了基座面积,克服了迷宫堰基座大的缺点,可以广泛运用于新建的混凝土重力坝上和已建工程的扩容改建上面。琴键堰泄流流态复杂,体型参数较多,因此对其体型参数研究具有重要的理论意义和工程实用价值。琴键堰进出口宫室倒悬角的大小是影响其泄流能力的一个重要参数,本文采用三维湍流数学模型,结合VOF自由表面追踪法,研究了琴键堰上下游倒悬角度对琴键堰泄流能力大小的影响。首先在实验水槽内对一个体型方案琴键堰的泄流流态和泄流能力进行了实验研究,通过于数值模拟的结果对比,发现二者结果吻合的很好,验证了数学模型。本文设计了 5种不同的堰型,他们除了倒悬角不同外,其他的参数都相同。通过对这五种体型的琴键堰进行数值模拟,分析了他们泄流量随堰上水头增高变化,发现随着堰上水头的增加,泄流量在不断的增加,且倒悬角度较大的琴键堰泄流能力更强,而后把琴键堰的泄流分为侧面溢流,出口溢流和入口溢流,通过对三个溢流前缘泄流能力的... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 琴键堰的研究进展
    1.3 泄水建筑物数值模拟的研究进展
    1.4 研究内容与研究目标
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 本文的技术路线
        1.4.3 研究目标
    1.5 本章小结
2 紊流模型理论
    2.1 紊流运动的基本方程
    2.2 紊流数值模拟方法
    2.3 紊流模型分类
    2.4 数值离散方法
    2.5 自由表面模拟方法
3 模型验证
    3.1 琴键堰模型试验
        3.1.1 模型尺寸
        3.1.2 模型试验数据
    3.2 琴键堰数值模型的建立
        3.2.1 边界条件的设置
        3.2.2 湍流数学模型的选择
        3.2.3 计算工况
    3.3 数值模拟与模型试验结果分析
        3.3.1 泄流能力对比分析
        3.3.2 水流流态对比分析
        3.3.3 模拟流速分析
        3.3.4 压强分析
    3.4 本章小结
4 琴键堰典型倒悬比方案泄流能力分析
    4.1 模拟工况与体型
    4.2 计算结果分析
        4.2.1 总泄流能力分析
        4.2.2 各溢流前缘泄流能力分析
    4.3 本章小结
5 琴键堰过渡倒悬比方案泄流能力分析
    5.1 模拟工况与体型
    5.2 计算结果分析
        5.2.1 总泄流能力分析
        5.2.2 各溢流前缘泄流能力分析
    5.3 本章小结
6 不同库深对泄流能力的分析
    6.1 模拟工况与体型
    6.2 计算结果
        6.2.1 总泄流能力分析
        6.2.2 各溢流前缘泄流能力分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于FLOW-3D软件的溢洪道三维水流数值模拟[J]. 包中进,王月华.  浙江水利科技. 2012(02)
[3]微挑消力池的数值模拟与试验研究[J]. 程飞,刘善均.  四川大学学报(工程科学版). 2011(S1)
[4]天生桥水电站溢洪道三维数值模拟[J]. 牛坤,把多铎,吴小平.  水电能源科学. 2011(02)
[5]九龙峡水电站溢流堰三维数值模拟[J]. 郭红浩,张根广.  长江科学院院报. 2010(03)
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[8]曲线坐标下平面二维水流计算的代数应力湍流模型[J]. 沈永明,吴修广,郑永红.  水利学报. 2005(04)
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[10]半封闭圆管冲击射流湍流换热数值模拟[J]. 许坤梅,张平.  北京理工大学学报. 2003(05)

博士论文
[1]阶梯溢流坝紊流数值模拟及实验研究[D]. 陈群.四川大学 2001

硕士论文
[1]泄洪洞突扩突跌掺气水流特性的数值模拟研究[D]. 乔梁.昆明理工大学 2014



本文编号：3038728