本文關(guān)鍵詞：閘底長廊道輸水系統(tǒng)雙明溝細部優(yōu)化的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：我國是世界上修建人工運河通航建筑物最早的國家。到目前為止,已建成應(yīng)用的船閘過船建筑物有800多座。輸水系統(tǒng)作為船閘的重要組成部分,其布置及相關(guān)水力學條件與船閘的通過能力、營運效益以及船舶的停泊安全密切相關(guān)。一方面輸水系統(tǒng)設(shè)計需要滿足輸水時間的要求,以確保船閘的通過能力和營運效率;另一方面在船閘輸水過程中,隨著閘室內(nèi)水面的上升或下降,停泊在閘室內(nèi)的船舶受到非恒定水流形成的水面坡降力、水流運動的流速力等多種作用力,當這些作用力過大時將引發(fā)不利于船舶停泊安全的問題。因此,在船閘充水過程中,需要在輸水系統(tǒng)中設(shè)置消能明溝、消能蓋板或消力坎等消能設(shè)施,以改善閘室內(nèi)船舶的停泊條件,滿足船舶安全過閘的要求。目前,關(guān)于明溝布置和消能特性的研究國內(nèi)外均涉及較多,尤其是單明溝消能型式。雙明溝消能國內(nèi)對其也做了一定研究,但多限于某些特定船閘,在設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)細部等方面的研究并不充分。本文從消力梁擋坎高度及孔口尺度兩個方面入手,開展了對雙明溝細部優(yōu)化的數(shù)值模擬研究。為使實驗成果具有代表性,本文針對消力梁孔口尺度及擋坎高度進行了無量綱化,得到典型尺度參數(shù)A_1/a、A_2/a、B/b(分別表示擋坎高度與廊道支孔高度的比值、孔口高度與廊道支孔高度的比值和孔口寬度與廊道支孔寬度的比值)。研究基于有限元軟件Fluent,通過分析比較閘室各斷面流速分布、剩余比能及動能等能反映雙明溝消能效果的特征參數(shù),得出了雙明溝細部(消力梁擋坎及孔口)的較優(yōu)布置尺度。主要結(jié)論如下:(1)通過已有物理實驗成果對三維數(shù)值仿真模型計算結(jié)果進行驗證,表明以數(shù)值模擬的方式開展對雙明溝細部優(yōu)化的研究是可行的。(2)消力梁孔口尺度按原設(shè)計方案(孔高A_2/a=1.389,孔寬B/b=4.706)布置的情況下,雙明溝擋坎高A_1/a=0.667~0.944時,消能效果較優(yōu)。(3)消力梁擋坎高度及孔口寬度按原設(shè)計方案(擋坎高A_1/a=1.111,孔寬B/b=4.706)布置的情況下,雙明溝孔高A_2/a1.000消能效果較好。(4)消力梁擋坎高度及孔口高度按原設(shè)計方案(擋坎高A_1/a=1.111,孔高A_2/a=1.389)布置的情況下,雙明溝孔寬B/b2.353消能效果明顯。
【關(guān)鍵詞】：船閘 輸水系統(tǒng) 雙明溝 細部結(jié)構(gòu) 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U641.32
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 問題的提出8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)8-11
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容及研究方法11-14
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容11
• 1.3.2 主要研究方法11-12
• 1.3.3 主要技術(shù)路線圖12-14
• 第二章 數(shù)值模擬基本理論與方法14-25
• 2.1 流體運動的基礎(chǔ)理論14-17
• 2.1.1 粘性流體中的應(yīng)力14-16
• 2.1.2 N-S方程16-17
• 2.2 湍流的基本控制方程17-21
• 2.2.1 紊流模型18-21
• 2.2.2 計算方法21
• 2.3 計算軟件簡介21-23
• 2.3.1 FLUNENT簡介21-22
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分22-23
• 2.3.3 邊界條件23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 模型建立與驗證25-34
• 3.1 幾何模型25-29
• 3.2 數(shù)學模型29-30
• 3.3 模型驗證30-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 雙明溝細部優(yōu)化的數(shù)值模擬研究34-92
• 4.1 實驗方案及計算工況34-35
• 4.2 消力梁擋坎高度優(yōu)化的數(shù)值模擬研究35-56
• 4.2.1 雙明溝消能效果的衡量標準35
• 4.2.2 實驗成果與分析35-56
• 4.3 消力梁孔口寬度優(yōu)化的數(shù)值模擬研究56-76
• 4.3.1 實驗成果與分析56-76
• 4.4 消力梁孔口高度優(yōu)化的數(shù)值模擬研究76-91
• 4.4.1 實驗成果與分析76-91
• 4.5 本章小結(jié)91-92
• 第五章 結(jié)論與展望92-94
• 5.1 結(jié)論92
• 5.2 展望92-94
• 致謝94-95
• 參考文獻95-98
• 攻讀學位期間取得的研究成果98
• 一、攻讀碩士學位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果98
• 二、攻讀碩士學位期間參加的研究項目98

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本文編號：518557