贯流式水轮机内部的过机鱼类损伤机理研究
发布时间：2021-09-12 09:14
水利建筑工程的兴建对河流的生态环境会造成一定程度的负面影响,尤其是对于鱼类洄游繁殖。最为常见的解决方法是引导鱼类通过水力机械而过坝,但与此同时也存在鱼类损伤等生物问题。鱼在过机时受到的伤害类型有:机械损伤、低压损伤、高剪切力引起的压力梯度损伤和空化损伤。国内外关于鱼类过机损伤的研究大多以实验为主,得到了许多鱼类损伤研究成果,但由于实验的局限性和高成本,不能够进行不同型式水力机械、不同鱼种的过鱼实验,故而有必要运用数值模拟的方法进行该研究。贯流式水轮机多用于流量大、水头低的常规电站或潮汐能电站,而使用该型水轮机的河流或海域中的鱼类较多,会影响河海的生物圈,特别是鱼类的繁衍,因此需要对贯流式水轮机内部鱼类伤亡机理进行研究,实现水力发电和生态系统共赢。本文通过数值模拟方法对贯流式水轮机过机鱼类进行研究,主要侧重于关注鱼类过机时受到的低压损伤和压力梯度损伤。相关研究内容如下:（1）本文在研究鱼类通过贯流式水轮机时,基于浸没边界-格子Boltzmann耦合方法（IB-LBM）建立了鱼类通过贯流式水轮机全流道的计算模型,该方法的特点为采用无贴体网格,计算单元为格子,省去了划分网格的步骤,极大简化了...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
欧拉网格和拉格朗日网格
2模拟鱼类过机的数值模拟计算方法11LBM和LGA等基于介观粒子在空间上的离散化计算单元称为格子，其由离散点笛卡尔分布和离散速度集组成。离散速度集有一个共同的表达方式，即研究问题的维数和离散速度的个数，其中代表研究问题的维数，指离散速度的个数。此为LBM离散速度的基本模型。对于二维模型，最常见的为29模型，如图2-2所示，其涉及9个离散速度，且由以下公式表示：(2.16)图2-2 29模型Fig2-2D2Q9model对于三维模型，315是29拓展而来，格子为立方体，如图2-3所示。离散格子速度为：(2.17)图2-3 315模型Fig2-3D3Q15model最常见的为319模型，其也是从29拓展而来的另一种三维模型，如图2-4所示，其涉及19个离散速度，且由以下公式表示：(0,0)0(1,0),(0,1),(1,0),(0,1)1,2.3,4(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)5,6,7,8iieiiì==í--=----=!"(0,0,0)0(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)1,2.3,4,5,6(1,1,1)7,8,...,13,14iieiiì==í±±±=±±±=!"
2模拟鱼类过机的数值模拟计算方法11LBM和LGA等基于介观粒子在空间上的离散化计算单元称为格子，其由离散点笛卡尔分布和离散速度集组成。离散速度集有一个共同的表达方式，即研究问题的维数和离散速度的个数，其中代表研究问题的维数，指离散速度的个数。此为LBM离散速度的基本模型。对于二维模型，最常见的为29模型，如图2-2所示，其涉及9个离散速度，且由以下公式表示：(2.16)图2-2 29模型Fig2-2D2Q9model对于三维模型，315是29拓展而来，格子为立方体，如图2-3所示。离散格子速度为：(2.17)图2-3 315模型Fig2-3D3Q15model最常见的为319模型，其也是从29拓展而来的另一种三维模型，如图2-4所示，其涉及19个离散速度，且由以下公式表示：(0,0)0(1,0),(0,1),(1,0),(0,1)1,2.3,4(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)5,6,7,8iieiiì==í--=----=!"(0,0,0)0(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)1,2.3,4,5,6(1,1,1)7,8,...,13,14iieiiì==í±±±=±±±=!"
【参考文献】：
期刊论文
[1]落实我国水电发展“十三五”规划的意义[J]. 宁传新,张博庭. 水利水电施工. 2019(03)
[2]基于LBM的贯流式水轮机甩负荷特性研究[J]. 李文锋,冯建军,罗兴锜,朱国俊. 华中科技大学学报(自然科学版). 2019(07)
[3]浸没边界–简化热格子Boltzmann方法研究及其应用[J]. 李桥忠,陈木凤,李游,牛小东,Adnan Khan. 力学学报. 2019(02)
[4]鱼类友好型水轮机设计研究综述[J]. 杨春霞,郑源,张玉全,罗红英. 中国工程科学. 2018(03)
[5]对新时代水生态文明建设的若干思考[J]. 李激扬. 中国水利. 2018(03)
[6]基于改进的浸没边界-格子Boltzmann方法的圆柱绕流仿真计算[J]. 王露,李天匀,朱翔,吴嘉蒙,张延昌. 中国造船. 2017(04)
[7]水轮机转轮结构与过机幼鱼受压强损伤相关性研究[J]. 王煜,李成,张洋. 水力发电学报. 2017(10)
[8]水轮机流道非恒定流对过机鱼体影响研究[J]. 张洋,王煜,戴会超. 水利水电技术. 2017(02)
[9]IB-LB耦合格式模拟贯流式水轮机三维瞬变流[J]. 李师尧,程永光,张春泽. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(01)
[10]轴流式水轮机流道内压力分布对幼鱼影响研究[J]. 李成,王煜. 三峡大学学报(自然科学版). 2015(06)
博士论文
[1]基于IB-LBM的多物理场中多相传热和颗粒运动特性的数值模拟研究[D]. 柯春海.湘潭大学 2018
[2]发展浸没边界-格子Boltzmann方法模拟水电工程流场[D]. 吴家阳.武汉大学 2018
[3]格子Boltzmann方法的过滤矩模型研究[D]. 卓丛山.西北工业大学 2014
硕士论文
[1]混流式转轮内部的鱼类损伤机理研究及鱼类存活率优化[D]. 吉龙娟.西安理工大学 2019
[2]宝兴裸裂尻鱼的繁殖生物学研究[D]. 周翠萍.四川农业大学 2007
本文编号：3393959
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
欧拉网格和拉格朗日网格
2模拟鱼类过机的数值模拟计算方法11LBM和LGA等基于介观粒子在空间上的离散化计算单元称为格子，其由离散点笛卡尔分布和离散速度集组成。离散速度集有一个共同的表达方式，即研究问题的维数和离散速度的个数，其中代表研究问题的维数，指离散速度的个数。此为LBM离散速度的基本模型。对于二维模型，最常见的为29模型，如图2-2所示，其涉及9个离散速度，且由以下公式表示：(2.16)图2-2 29模型Fig2-2D2Q9model对于三维模型，315是29拓展而来，格子为立方体，如图2-3所示。离散格子速度为：(2.17)图2-3 315模型Fig2-3D3Q15model最常见的为319模型，其也是从29拓展而来的另一种三维模型，如图2-4所示，其涉及19个离散速度，且由以下公式表示：(0,0)0(1,0),(0,1),(1,0),(0,1)1,2.3,4(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)5,6,7,8iieiiì==í--=----=!"(0,0,0)0(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)1,2.3,4,5,6(1,1,1)7,8,...,13,14iieiiì==í±±±=±±±=!"
2模拟鱼类过机的数值模拟计算方法11LBM和LGA等基于介观粒子在空间上的离散化计算单元称为格子，其由离散点笛卡尔分布和离散速度集组成。离散速度集有一个共同的表达方式，即研究问题的维数和离散速度的个数，其中代表研究问题的维数，指离散速度的个数。此为LBM离散速度的基本模型。对于二维模型，最常见的为29模型，如图2-2所示，其涉及9个离散速度，且由以下公式表示：(2.16)图2-2 29模型Fig2-2D2Q9model对于三维模型，315是29拓展而来，格子为立方体，如图2-3所示。离散格子速度为：(2.17)图2-3 315模型Fig2-3D3Q15model最常见的为319模型，其也是从29拓展而来的另一种三维模型，如图2-4所示，其涉及19个离散速度，且由以下公式表示：(0,0)0(1,0),(0,1),(1,0),(0,1)1,2.3,4(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)5,6,7,8iieiiì==í--=----=!"(0,0,0)0(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)1,2.3,4,5,6(1,1,1)7,8,...,13,14iieiiì==í±±±=±±±=!"
【参考文献】：
期刊论文
[1]落实我国水电发展“十三五”规划的意义[J]. 宁传新,张博庭. 水利水电施工. 2019(03)
[2]基于LBM的贯流式水轮机甩负荷特性研究[J]. 李文锋,冯建军,罗兴锜,朱国俊. 华中科技大学学报(自然科学版). 2019(07)
[3]浸没边界–简化热格子Boltzmann方法研究及其应用[J]. 李桥忠,陈木凤,李游,牛小东,Adnan Khan. 力学学报. 2019(02)
[4]鱼类友好型水轮机设计研究综述[J]. 杨春霞,郑源,张玉全,罗红英. 中国工程科学. 2018(03)
[5]对新时代水生态文明建设的若干思考[J]. 李激扬. 中国水利. 2018(03)
[6]基于改进的浸没边界-格子Boltzmann方法的圆柱绕流仿真计算[J]. 王露,李天匀,朱翔,吴嘉蒙,张延昌. 中国造船. 2017(04)
[7]水轮机转轮结构与过机幼鱼受压强损伤相关性研究[J]. 王煜,李成,张洋. 水力发电学报. 2017(10)
[8]水轮机流道非恒定流对过机鱼体影响研究[J]. 张洋,王煜,戴会超. 水利水电技术. 2017(02)
[9]IB-LB耦合格式模拟贯流式水轮机三维瞬变流[J]. 李师尧,程永光,张春泽. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(01)
[10]轴流式水轮机流道内压力分布对幼鱼影响研究[J]. 李成,王煜. 三峡大学学报(自然科学版). 2015(06)
博士论文
[1]基于IB-LBM的多物理场中多相传热和颗粒运动特性的数值模拟研究[D]. 柯春海.湘潭大学 2018
[2]发展浸没边界-格子Boltzmann方法模拟水电工程流场[D]. 吴家阳.武汉大学 2018
[3]格子Boltzmann方法的过滤矩模型研究[D]. 卓丛山.西北工业大学 2014
硕士论文
[1]混流式转轮内部的鱼类损伤机理研究及鱼类存活率优化[D]. 吉龙娟.西安理工大学 2019
[2]宝兴裸裂尻鱼的繁殖生物学研究[D]. 周翠萍.四川农业大学 2007
本文编号：3393959
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