东雷抽黄排沙漏斗三维水流流场数值模拟研究
发布时间：2021-06-24 01:13
排沙漏斗是利用螺旋流具有强烈的水沙分离效果进行二次排沙的水工建筑物,具有截沙率高,耗水率低的特点。本文以陕西省东雷抽黄灌区拟建的三并联排沙漏斗为工程背景,采用数值模拟的方法研究了漏斗室内部流场组成及三维流速分布等水力特性,得到了全面详细的流场结构信息,并据此分析了排沙漏斗的排沙机理。本文研究对排沙漏斗工程设计及其运行管理具有重要意义。首先,利用经典的排沙漏斗物理模型试验成果,对选用的三维数值模型进行了验证计算,结果显示计算值与实验值吻合良好,说明了所选模型的可靠性和适应性。然后,针对排沙漏斗水流三维性强且具有水气两相流的特点,选用大涡模型和VOF法对东雷抽黄三种进口流量的排沙漏斗进行了数值研究,选择有限体积法和SIMPLE算法求解。最后,分析了不同流量排沙漏斗内部的切向、径向和轴向流速分布等水力特性。得出的主要结论如下:（1）各种进口流量情况下,漏斗室中心和两侧边壁附近区域,切向速度沿着径向方向减小,呈自由涡的特征;但是在其他区域,切向速度沿着径向方向增大,呈强迫涡的特征。（2）在无悬板一侧产生了二次流,上层水流向漏斗室边壁运动,下层锥形区域水流向漏斗中心运动。其中,流量为Q1=20m...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
东雷抽黄灌区平面图
1绪论3变电站29座：其中局管变电站25座；架设输电线路19条，长260.70km，其中局管输电线路4条，长62.39km。图1-2总干渠地貌Fig.1-2Watertransferprojectlandform东雷抽黄工程始建于“文革”末期，是一项边勘测、边设计、边施工的“三边”工程。该工程建设标准不高，质量不好，设施欠缺，特别是受黄河泥沙影响，灌区工程设施及机电设备磨蚀严重、老化破损，水泵效率下降；大部分电力设备已属淘汰产品，耗能高、成本大；渠道淤积，致使输水能力严重衰减；量、配水设施简陋，调配水手段落后，灌区自动化严重滞后，直接影响到灌区的自我维持和工程效益的充分发挥。灌区作为陕西省主要经济作物来源基地，主要生产小麦、玉米、棉花、油菜和苹果等农作物。在抽黄工程投入运行以前，灌区作物以小麦、豆类等旱作为主，粮食亩产133kg，粮经作物种植比例为8:2，复种指数106%。经过三十多年的灌溉运行，灌区种植结构得到了较快调整，目前粮经作物种植比例为7:3，复种指数150%左右，其中小麦60%，玉米45%，棉花15%，果树10%，夏杂作物10%，秋杂10%；灌区小麦平均单产240kg，棉花35kg，玉米310kg，果树650kg。2010年灌区粮食总产2.89亿kg，农业总产值5.92亿元，人均纯收入3722元。目前，灌区农业生产存在的主要问题是：灌区水利基础设施老化严重，田间工程配套不全，灌溉保证率下降，农作物的适时适量灌溉难以保证，不能适应当前农村产业结构调整以及农业产业化进程需求，更难以适应国家当前日益加快的新农村建设步伐。
1绪论9排沙漏斗工程主要包括进水涵洞、漏斗室、出水渠道、排沙廊道、测流桥等水工建筑物。三座漏斗1#、2#、3#的进水箱涵长度分别为25.90m、18.60m、22.90m，箱涵进口处设进水闸，压力箱涵为双孔，单孔宽2.50m×高1.50m。排沙漏斗下部为圆锥形，锥度1:5，上口直径30.00m，下口直径2.00m。悬板宽为6.00m，悬板一端固结在边壁上，另一端采用塔架悬吊。沿排沙漏斗外壁，布置出水集水槽，纵坡为1/500，断面宽在1#漏斗侧为3.00m、2#漏斗侧为5.00m、3#漏斗侧为7.00m，壁厚0.50m。为便于进行排沙效果的水力观测，在每座排沙漏斗上均修造观测桥一座，净跨度为30.00m，桥宽为2.00m。本文借鉴以往相关的数值模拟经验，采用流体力学软件ANSYSFLUENT，建立三维数值模型，研究排沙漏斗内流场分布规律并探索其排沙机理。数值模拟成本少，花费时间少，信息完整，仿真力强等优点可以为排沙漏斗内部三维流场研究提供指导。该研究成果可为其他灌区解决类似泥沙问题提供参考，因此，本课题的探究具有很强的理论意义和工程价值。图1-2群英隧洞出口泥沙淤积示意图Fig.1-2SedimentdepositionatQunyingtunneloutlet
本文编号：3246047
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
东雷抽黄灌区平面图
1绪论3变电站29座：其中局管变电站25座；架设输电线路19条，长260.70km，其中局管输电线路4条，长62.39km。图1-2总干渠地貌Fig.1-2Watertransferprojectlandform东雷抽黄工程始建于“文革”末期，是一项边勘测、边设计、边施工的“三边”工程。该工程建设标准不高，质量不好，设施欠缺，特别是受黄河泥沙影响，灌区工程设施及机电设备磨蚀严重、老化破损，水泵效率下降；大部分电力设备已属淘汰产品，耗能高、成本大；渠道淤积，致使输水能力严重衰减；量、配水设施简陋，调配水手段落后，灌区自动化严重滞后，直接影响到灌区的自我维持和工程效益的充分发挥。灌区作为陕西省主要经济作物来源基地，主要生产小麦、玉米、棉花、油菜和苹果等农作物。在抽黄工程投入运行以前，灌区作物以小麦、豆类等旱作为主，粮食亩产133kg，粮经作物种植比例为8:2，复种指数106%。经过三十多年的灌溉运行，灌区种植结构得到了较快调整，目前粮经作物种植比例为7:3，复种指数150%左右，其中小麦60%，玉米45%，棉花15%，果树10%，夏杂作物10%，秋杂10%；灌区小麦平均单产240kg，棉花35kg，玉米310kg，果树650kg。2010年灌区粮食总产2.89亿kg，农业总产值5.92亿元，人均纯收入3722元。目前，灌区农业生产存在的主要问题是：灌区水利基础设施老化严重，田间工程配套不全，灌溉保证率下降，农作物的适时适量灌溉难以保证，不能适应当前农村产业结构调整以及农业产业化进程需求，更难以适应国家当前日益加快的新农村建设步伐。
1绪论9排沙漏斗工程主要包括进水涵洞、漏斗室、出水渠道、排沙廊道、测流桥等水工建筑物。三座漏斗1#、2#、3#的进水箱涵长度分别为25.90m、18.60m、22.90m，箱涵进口处设进水闸，压力箱涵为双孔，单孔宽2.50m×高1.50m。排沙漏斗下部为圆锥形，锥度1:5，上口直径30.00m，下口直径2.00m。悬板宽为6.00m，悬板一端固结在边壁上，另一端采用塔架悬吊。沿排沙漏斗外壁，布置出水集水槽，纵坡为1/500，断面宽在1#漏斗侧为3.00m、2#漏斗侧为5.00m、3#漏斗侧为7.00m，壁厚0.50m。为便于进行排沙效果的水力观测，在每座排沙漏斗上均修造观测桥一座，净跨度为30.00m，桥宽为2.00m。本文借鉴以往相关的数值模拟经验，采用流体力学软件ANSYSFLUENT，建立三维数值模型，研究排沙漏斗内流场分布规律并探索其排沙机理。数值模拟成本少，花费时间少，信息完整，仿真力强等优点可以为排沙漏斗内部三维流场研究提供指导。该研究成果可为其他灌区解决类似泥沙问题提供参考，因此，本课题的探究具有很强的理论意义和工程价值。图1-2群英隧洞出口泥沙淤积示意图Fig.1-2SedimentdepositionatQunyingtunneloutlet
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