【摘要】：水利工程中的排沙減淤工作是水庫(kù)保持良好運(yùn)行狀態(tài)的重要措施,為提高與之相關(guān)的輸沙管道的輸沙效率,提出了圓管螺旋流排沙這一措施,其主要通過(guò)在管道內(nèi)加設(shè)導(dǎo)葉的方法產(chǎn)生螺旋流來(lái)輸送泥沙,該措施具有高效、節(jié)能等特點(diǎn)。本文利用物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)旋流器下游斷面螺旋流的流速特性進(jìn)行研究。主要的研究?jī)?nèi)容有:旋流器下游斷面三維流速的斷面分布規(guī)律;旋流器下游斷面的周向和徑向流速沿程流速變化規(guī)律;通過(guò)旋流器下游各斷面最大周向速度的沿程變化趨勢(shì)分析下游螺旋流的衰減規(guī)律;旋流器導(dǎo)葉包角對(duì)下游斷面三維流速的斷面分布和沿程變化的影響;流量對(duì)旋流器下游螺旋流流速特性的影響。主要結(jié)論如下:(1)旋流器下游整個(gè)斷面的軸向速度、周向速度和徑向速度分布關(guān)于斷面圓心呈120°旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分布。在靠近導(dǎo)葉后緣的斷面,導(dǎo)葉附近軸向速度為斷面同心圓環(huán)上極小值,且在靠近管壁附近軸向速度沿極軸上的分布相比于圓管平直流更平緩;靠近導(dǎo)葉后緣的斷面中心附近周向速度的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?管壁附近周向速度為順時(shí)針?lè)较?每個(gè)方向的周向速度沿極軸從管道內(nèi)側(cè)到管壁均呈先增大后減小的變化趨勢(shì),順時(shí)針周向速度大于逆時(shí)針周向速度;斷面徑向速度分布呈背離斷面圓心的速度和向心速度按照同等大小的扇形區(qū)域交錯(cuò)分布,共分為六塊區(qū)域,沿極軸從管道中心到管壁先增大后減小;徑向速度小于周向速度,在管道中心和管壁處,周向速度和徑向速度都趨于零。(2)隨著螺旋流向下游發(fā)展并逐漸衰減,斷面三維流速分布區(qū)域會(huì)以順時(shí)針的方向旋轉(zhuǎn),斷面軸向速度會(huì)逐漸趨于同心環(huán)狀分布,沿極軸的軸向速度分布會(huì)趨于對(duì)數(shù)分布;斷面順時(shí)針周向速度逐漸擴(kuò)散至全斷面,周向速度整體會(huì)逐漸減小;斷面徑向速度整體也逐漸較小。(3)導(dǎo)葉包角越大的旋流器下游管壁附近軸向速度沿極軸分布更平緩,在離導(dǎo)葉后緣較遠(yuǎn)的斷面,這種差異不明顯;周向和徑向速度更大。(4)旋流器下游斷面管壁附近特征點(diǎn)的沿程周向速度和徑向速度以波動(dòng)形式逐漸減小,在離導(dǎo)葉后緣2m前波動(dòng)明顯。(5)從斷面最大周向速度沿程變化分析可知:旋流器下游螺旋流在距離導(dǎo)葉后緣2m之前衰減較快,之后衰減較緩,在距離導(dǎo)葉后緣5m附近的斷面位置最大周向速度趨于零,螺旋流消失。(6)大導(dǎo)葉包角旋流器在下游產(chǎn)生更強(qiáng)的螺旋流,對(duì)下游水流的影響距離更遠(yuǎn),在距離導(dǎo)葉后緣較近的管段強(qiáng)螺旋流衰減得更快。(7)增大流量,旋流器下游產(chǎn)生更強(qiáng)的螺旋流,但影響距離增加不明顯。本文的研究成果對(duì)豐富圓管螺旋流理論具有一定的參考價(jià)值。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TV145

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本文編號(hào)：2688502