本文關(guān)鍵詞： 齒墩式內(nèi)消能工 消能率 水頭損失 齒墩高度　出處：《太原理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：齒墩式內(nèi)消能工作為近幾年新提出的一種內(nèi)消能工,與傳統(tǒng)的內(nèi)消能工相比,其保證較大過(guò)流能力的同時(shí)消能率也得到了一定的保證,是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ膬?nèi)消能工,因此開(kāi)展對(duì)這種內(nèi)消能工的研究意義重大。前期已通過(guò)物理模型試驗(yàn)對(duì)這種內(nèi)消能工進(jìn)行了水力特性分析,研究了齒墩數(shù)目以及面積收縮比對(duì)其消能特性、壓強(qiáng)特性及流速特性的影響,本文在前期工作的基礎(chǔ)上,采用紊流數(shù)值模擬計(jì)算軟件Fluent對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了不同齒墩高度以及不同過(guò)流面積的情況下齒墩式內(nèi)消能工的壓力、流速分布、紊動(dòng)能及其耗散率、水頭損失及消能率的變化規(guī)律。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.不同體型齒墩式內(nèi)消能工時(shí)均壓強(qiáng)在管道中的沿程變化規(guī)律類似,總體規(guī)律都是在齒墩段上游保持穩(wěn)定,在布置齒墩的部位急劇減小,而后又逐漸增大,直至恢復(fù)穩(wěn)定。2.各體型齒墩式內(nèi)消能工的斷面流速矢量變化規(guī)律基本相同,距離齒墩段上下游較遠(yuǎn)的管道中流速基本上呈矩形均勻分布,在齒墩段附近,貼近管壁處的流速相對(duì)比較小,管道中心軸位置及其上下0.3D的范圍內(nèi)流速最大且基本保持同一流速值。隨著面積收縮比的減小,反向流動(dòng)增強(qiáng),流速恢復(fù)長(zhǎng)度增大;面積收縮比保持不變,隨著齒墩高度的增加,齒墩段后反向流速的范圍基本保持不變,流速恢復(fù)區(qū)長(zhǎng)度隨齒墩高度的變化不明顯,保持在1.3D左右,流速矢量分布受齒墩高度的影響不大。3.各體型齒墩式內(nèi)消能工的紊動(dòng)動(dòng)能和紊動(dòng)能耗散率分布規(guī)律大體相同,最大值均出現(xiàn)在齒墩段進(jìn)口位置附近,紊動(dòng)也最為強(qiáng)烈,流經(jīng)齒墩段后,隨著管段長(zhǎng)度的增加,紊動(dòng)能和紊動(dòng)能耗散率繼續(xù)衰減,最后恢復(fù)穩(wěn)定。隨著面積收縮比的減小,其紊動(dòng)能和紊動(dòng)能耗散率也相應(yīng)增大;面積收縮比一定,隨著齒墩高度的增大紊動(dòng)程度有略微變化,但波動(dòng)幅度不大。4.通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M得出管道中的水頭損失主要是由于突縮突擴(kuò)引起的局部水頭損失,當(dāng)齒墩式內(nèi)消能工體型確定時(shí),不同流量下的水頭損失線近似水平,水頭損失系數(shù)相差不大,水頭損失基本不隨流量的變化而變化。隨著面積收縮比逐漸減小,局部水頭損失系數(shù)逐漸增加,消能效果也明顯增加。當(dāng)面積收縮比一定,齒墩高度變化時(shí),局部水頭損失系數(shù)在3.7到3.8之間波動(dòng),消能效果也相差不大。5.齒墩體型一定時(shí),齒墩式內(nèi)消能工的消能率隨著流量的增大而增加;同一流量下,隨著面積收縮比的減小,消能率隨之增大;面積收縮比相同,齒墩高度變化時(shí),各流量下對(duì)應(yīng)的消能率相差不多,說(shuō)明齒墩高度對(duì)消能率略有影響,但影響不是很大。6.影響齒墩式內(nèi)消能工水流特性的主要因素是面積收縮比,齒墩高度對(duì)其影響很小。
[Abstract]:The internal energy dissipation of tooth piers is a new internal energy dissipator proposed in recent years. Compared with the traditional internal energy dissipators, the internal energy dissipation rate is guaranteed to be larger than that of the traditional internal energy dissipators. It is a potential internal energy dissipator, so it is of great significance to study this kind of internal energy dissipator. The hydraulic characteristics of this kind of inner energy dissipator have been analyzed by physical model test. The effects of the number of tooth piers and the area shrinkage ratio on their energy dissipation characteristics, pressure characteristics and velocity characteristics are studied in this paper, based on the previous work. The turbulent numerical simulation software Fluent is used to simulate it. The pressure and velocity distribution of the inner energy dissipator of the tooth pier are analyzed under the different height of the tooth pier and the different flow area. The main contents and conclusions of this paper are as follows: 1. The variation of internal energy dissipation pressure of different types of tooth piers along the pipeline is similar. The overall rule is to maintain stability in the upper reaches of the tooth piers, decrease sharply in the position where the tooth piers are arranged, and then increase gradually. Until the restoration of stability. 2. The variation law of velocity vector is basically the same. The velocity distribution in the pipeline far from the upper and lower reaches of tooth pier is rectangular and uniform, and it is near the tooth pier. The velocity close to the tube wall is relatively small, and the flow velocity is the largest in the central axis of the pipe and the range of 0.3D above and below 0.3D. The reverse flow increases with the decrease of the area shrinkage ratio. The velocity recovery length increased; The area shrinkage ratio remains unchanged, with the increase of the height of the tooth pier, the range of the reverse flow velocity at the back of the tooth pier is basically unchanged, and the length of the velocity recovery area does not change obviously with the height of the tooth pier, and it is kept at about 1.3D. The distribution of velocity vector is not affected by the height of tooth pier. 3. The distribution law of turbulent kinetic energy and turbulent energy dissipation rate of each type of inner energy dissipator of tooth pier is roughly the same, and the maximum appears near the entrance position of tooth pier. Turbulence is also the most intense, after flowing through the tooth pier, with the increase of the length of the pipe, the turbulent energy and turbulent energy dissipation rate continue to decline, and finally restore stability, with the decrease of area shrinkage ratio. The turbulence energy and the dissipation rate of turbulent energy consumption also increase correspondingly. With the increase of the height of the tooth pier, the turbulence degree changes slightly with the increase of the height of the tooth pier. The water head loss in the pipeline is mainly due to the sudden expansion of the local head loss, when the shape of the inner energy dissipator of the tooth piers is determined. The loss coefficient of water head is similar to that of water head loss line at different flow rate, but the head loss coefficient does not change with the change of flow rate. With the decrease of area shrinkage ratio, the local head loss coefficient increases gradually. The local head loss coefficient fluctuates between 3.7 and 3.8, and the energy dissipation effect is similar. 5. When the area shrinkage ratio is constant and the height of the tooth pier changes, the local head loss coefficient fluctuates between 3.7 and 3.8, and the energy dissipation effect is similar. 5. The energy dissipation rate of the inner energy dissipator increases with the increase of flow rate. At the same flow rate, the energy dissipation rate increases with the decrease of the area shrinkage ratio. When the area shrinkage ratio is the same and the tooth pier height changes, the energy dissipation rate corresponding to each flow rate is not much, which indicates that the tooth pier height has a slight effect on the energy dissipation rate. But the influence is not very big. 6. The main factor affecting the flow characteristics of the inner energy dissipator is the area shrinkage ratio, and the height of the tooth pier has little effect on it.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV653

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王ng泉;印度式射流交叉撞擊消能工(消能兜)[J];水力發(fā)電;1957年05期

2 汪永真;新型消能工的應(yīng)用與發(fā)展[J];水力發(fā)電;1987年03期

3 丁喜林;;垂直網(wǎng)板消能工研究取得初步進(jìn)展[J];東北水利水電;1990年10期

4 楊首龍;;自我屏蔽式消能工的消能特點(diǎn)與造價(jià)分析[J];水利科技;1993年01期

5 李上游，韋民翰;淺談我國(guó)新型消能工的研究和應(yīng)用情況[J];廣西水利水電;1995年02期

6 吳建華;旋渦孔板消能工的初步研究──一種新型無(wú)空蝕消能工[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);1996年06期

7 王恒元;沙漠地基渠道多級(jí)篩網(wǎng)式消能工研究[J];甘肅水利水電技術(shù);2000年04期

8 常云華;篩網(wǎng)消能工的設(shè)計(jì)與運(yùn)行[J];吉林水利;2000年04期

9 王健;格柵式消能工在紅橋水電站泄水陡坡中的應(yīng)用[J];中國(guó)農(nóng)村水利水電;2002年06期

10 趙輝;遼中縣土西排水站篩網(wǎng)式消能工的應(yīng)用[J];東北水利水電;2002年12期

相關(guān)會(huì)議論文 前9條

1 崔莉;徐連軍;王慶國(guó);;反坡消能工可行性試驗(yàn)研究[A];第十四屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2000年

2 鄭林平;;國(guó)內(nèi)泄洪隧洞洞內(nèi)消能工的研究及應(yīng)用進(jìn)展[A];2004年水工專委會(huì)學(xué)術(shù)交流會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

3 黃秋君;吳建華;;收縮式消能工與其他消能工聯(lián)合運(yùn)用的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[A];第三屆全國(guó)水力學(xué)與水利信息學(xué)大會(huì)論文集[C];2007年

4 鮑倩;王月華;包中進(jìn);;階梯式消能工在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[A];第十一屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十四屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)并周培源誕辰110周年紀(jì)念大會(huì)文集（下冊(cè)）[C];2012年

5 羅秉珠;徐婷蘭;盤春軍;劉亞輝;劉平昌;;橋鞏低壩應(yīng)用戽底窄縫混合消能工水力學(xué)試驗(yàn)研究[A];第三屆全國(guó)水力學(xué)與水利信息學(xué)大會(huì)論文集[C];2007年

6 楊亞斌;閉多能;闕光英;;柬埔寨王國(guó)斯登沃代一級(jí)水電站寬尾墩—井式消力池消能工試驗(yàn)研究[A];南方十三�。▍^(qū)、市）水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)聯(lián)絡(luò)會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

7 聶境;張建民;栗帥;;階梯消能工水力特性研究綜述[A];第二十五屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第十二屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（下冊(cè)）[C];2013年

8 包中進(jìn);鮑倩;史斌;;低水頭閘壩工程消能工水毀修復(fù)技術(shù)研究[A];2011全國(guó)水工泄水建筑物安全與病害處理技術(shù)應(yīng)用會(huì)刊[C];2011年

9 夏慶福;孫雙科;柳海濤;王曉松;;大單寬低佛氏數(shù)水流的大差動(dòng)與動(dòng)水墊消能工研究[A];第三屆全國(guó)水力學(xué)與水利信息學(xué)大會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 田忠;洞塞式內(nèi)流消能工的水力特性研究[D];四川大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張婷;齒墩狀內(nèi)消能工的消能及壓力特性初探[D];太原理工大學(xué);2013年

2 蘇東朋;基于數(shù)值模擬的齒墩式內(nèi)消能工體型優(yōu)化分析[D];太原理工大學(xué);2016年

3 董建偉;洞塞式和直彎式消能工水力特性的數(shù)值和試驗(yàn)研究[D];四川大學(xué);2002年

4 薛冬;齒墩式內(nèi)消能工壓強(qiáng)和流場(chǎng)特性的試驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2014年

5 袁偉;低佛氏數(shù)消能工的水力特性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

6 曾敏;齒墩狀內(nèi)消能工的水力特性物理模型試驗(yàn)[D];太原理工大學(xué);2014年

7 李曉娟;齒墩長(zhǎng)度對(duì)齒墩狀內(nèi)消能工水力特性影響的數(shù)值模擬[D];太原理工大學(xué);2015年

8 王海軍;齒墩高度對(duì)齒墩內(nèi)流消能工影響的試驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2015年

9 鞏興暉;Y型窄縫消能工研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

10 唐文超;低水頭水利工程消能工的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1461943