【摘要】：在水利工程建設(shè)中,必須設(shè)置泄水建筑物。臺階式溢洪道是水利工程中善用的泄水建筑物,用來調(diào)節(jié)庫容中不能容納的洪水,以保證大壩安全。臺階式溢洪道不但要滿足充足的泄流能力,而且在使用的過程中要保證臺階式溢洪道的安全性能,以及下泄水流與原河道之間不產(chǎn)生破壞性的影響。地處中國西北的高海拔寒冷地域的青海省,水電資源十分豐富。在高海拔的寒冷地區(qū),研究臺階式溢洪道所具有的水力特性對于防止壩面的空化、空蝕有著不可磨滅的意義。本文采用VOF方法,結(jié)合RNGκ-ε雙方程紊流模型和單向流體自由追蹤界面對臺階式溢洪道進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究:總結(jié)了RNGκ-ε雙方程紊流模型的發(fā)展過程,介紹了數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,通過調(diào)整臺階式溢洪道的平面布置、臺階級數(shù)和臺階尺寸,對臺階式溢洪道的水流流態(tài)水面線流速壓強(qiáng)和消能率等水力特性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:臺階式溢洪道的水流形態(tài)劃分為過渡水流流態(tài)跌落水流流態(tài)和滑行水流流態(tài)。在設(shè)置有過渡段時,水流流經(jīng)過渡段后受失重影響,水面線在初始臺階驟減,之后逐漸回升。消力池段由于受消力池底板的反作用力,水面線突增,水流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后水面線趨于平穩(wěn);跌落水流流態(tài)時,臺階內(nèi)部凹角處水流流速方向與臺階水平面形成45°角,滑行水流流態(tài)時,水體上表面的流速方向與臺階外邊緣連線平行,臺階內(nèi)部水流形成漩渦三角區(qū);增大來流量后,單個臺階水平面正壓值增大,正壓最大值位于臺階步長0.8倍處,臺階豎直面上負(fù)壓最大點易產(chǎn)生在臺階頂端范圍內(nèi),負(fù)壓范圍占臺階比例的50%-65%。
[Abstract]:In the construction of water conservancy projects, drainage structures must be set up. The stepped spillway is a well-used drainage structure in water conservancy works, which is used to regulate the flood which can not be contained in the reservoir to ensure the safety of the dam. The stepped spillway should not only satisfy the sufficient discharge capacity, but also ensure the safety performance of the stepped spillway and no destructive effect between the discharge flow and the original channel. Qinghai Province, located in the cold high altitude region of northwest China, is rich in hydropower resources. In the cold area of high altitude, the study of hydraulic characteristics of stepped spillway has an indelible significance to prevent cavitation and cavitation of dam surface. In this paper, the three-dimensional numerical simulation of stepped spillway is carried out by using VOF method, combined with RNG 魏-蔚 two-equation turbulence model and unidirectional fluid free tracing interface. The development process of RNG 魏-蔚 two-path turbulence model is summarized. The application status of numerical simulation technology is introduced. By adjusting the plane arrangement, step series and step size of the stepped spillway, the flow pattern of the stepped spillway is analyzed. Water line? Velocity? Hydraulic characteristics such as pressure and energy dissipation rate are analyzed. The results show that the flow pattern of the stepped spillway is divided into transitional water flow patterns. Falling water flow and sliding water flow. When there is a transition section, the water flow is affected by weightlessness, and the water surface line decreases sharply at the initial step, and then rises gradually. Due to the reaction of the bottom plate of the stilling pool, the water surface line suddenly increases, and the water surface line tends to be stable after the flow reaches the stable state. When falling water flow, the direction of flow velocity at the concave corner of the step and the horizontal plane of the step form 45 擄angle, while the direction of velocity on the surface of the water body is parallel to the line of the outer edge of the step, and the swirl triangle area of the flow in the step is formed. After increasing the flow rate, the positive pressure of a single step increases, the maximum of the positive pressure is at 0.8 times the step length, the maximum point of negative pressure on the vertical surface of the step is easily within the top range of the step, and the negative pressure range accounts for the proportion of 50 to 65 percent of the step.
【學(xué)位授予單位】：青海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV135.2

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10 陳e，

本文編號：2371586