【摘要】：幾個世紀以來,人類通過在河流上修建大壩等水工建筑物來控制洪水,提供灌溉和利用潛在的能源,然而這些水工建筑物的修建截斷了河流的連通性,進而影響了河流的生態(tài)環(huán)境。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對生態(tài)的保護意識逐漸加強,河流連通性的恢復已成為必然趨勢,對于減小閘壩工程的隔斷影響以及提高魚類上溯洄游能力,魚道發(fā)揮著重要作用,同時魚道也是維持河流連通性的關鍵技術(shù)之一。本文針對波紋鋼管涵洞式魚道,基于Fluent數(shù)值模擬的方法,對不同坡度、不同埋深條件下波紋鋼管涵洞式魚道的流速、紊動能、漩渦及湍流耗散率等紊流特性進行了對比分析,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)對涵洞內(nèi)流速場進行模擬,建立了涵洞縱向各斷面內(nèi)流速云圖。由圖可得,涵洞過水斷面中心區(qū)域流速較大,涵洞邊壁附近處流速較小;各斷面中線附近的流速隨著距涵洞底部高程的增加而增大,在靠近水面處流速減小在流量為0.07m~3/s,坡度為0.4%,涵洞無埋深情況下,最大流速值出現(xiàn)在距離涵洞底部0.198m處,最大流速非常接近,約為1.06m/s左右(除涵洞進水口外);隨著底坡的增大,涵洞內(nèi)流速增大,流速較高區(qū)域的面積明顯增大;嵌入式涵洞可以有效地減小其內(nèi)部流速,更有利于提高過魚效果。(2)通過對涵洞內(nèi)紊動能進行數(shù)值模擬分析可知,在涵洞的邊壁周圍會產(chǎn)生較大的紊動能,在靠近水面處幾乎沒有紊動能,隨著水深的增加,紊動能亦逐漸增大,達到最大值后,開始較小逐漸趨于穩(wěn)定;在流量為0.07m~3/s,坡度為0.4%,0D情況下,涵洞中線附近處的紊動能的最大值約為0.026m~2/s~2左右;比較了不同坡度下,涵洞內(nèi)紊動能分布情況,坡度越大,低紊動能區(qū)域的面積越小;涵洞的埋置深度可以在一定程度上減緩水流的波動程度,使水流更加平穩(wěn);湍流耗散率與紊動能在各斷面的分布存在相似的規(guī)律,即紊動能較大的區(qū)域,其湍流耗散率也大,反之亦然。(3)通過模擬涵洞內(nèi)漩渦分布得出,由于邊壁的作用,在涵洞邊壁附近處會產(chǎn)生一定的漩渦,且漩渦的尺寸及位置隨水流的流動而改變;坡度越大,涵洞內(nèi)流速發(fā)生的變化越大,水流受漩渦影響的區(qū)域面積越大,越不利于魚類上溯洄游;埋置深度可以改善涵洞內(nèi)的漩渦狀態(tài),使水流受漩渦影響的區(qū)域逐漸減小。
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S956.3;TV135
【圖文】：

圖 1-1 魚道型式Fig.1-1 Several types of fishways然都具有一定優(yōu)點，但是普遍存在著紊流劇烈動能、紊流強度等紊流特性是魚類能否順利通此，研究魚道內(nèi)紊流要素的變化規(guī)律，合理設

圖 2-1 紊流數(shù)值模擬方法分類Fig.2-1 The classification of numerical simulation methods for turbulence flow.2.1 基于 Lattice Boltzmann 方程Lattice Boltzman（nLBM）方法是 1988 年由美國國家重點實驗室 Mcnamara 和 Zane

【參考文獻】

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本文編號：2730307