水閘為水利工程中一種重要的水工建筑物,運(yùn)用閘門(mén)的開(kāi)啟度對(duì)流量和水位進(jìn)行調(diào)節(jié)。我國(guó)大部分水閘為多孔水閘,在水閘來(lái)流水量與設(shè)計(jì)流量不同時(shí),可以通過(guò)設(shè)置水閘不同開(kāi)度和閘孔開(kāi)啟數(shù)目以適應(yīng)不同流量的要求,但在不同開(kāi)度和孔數(shù)下運(yùn)行時(shí),其流態(tài)與設(shè)計(jì)流量流態(tài)必定發(fā)生變化,導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定和不良流態(tài)的形成,嚴(yán)重時(shí)引起水閘建筑物的沖刷破壞和泥沙淤積,給水閘運(yùn)行帶來(lái)不利影響。山東黃河打漁張引黃閘屬于多孔開(kāi)敞式水閘,隨著工程運(yùn)行年限的不斷增長(zhǎng),該閘出現(xiàn)安全隱患,根據(jù)原閘安全鑒定復(fù)核情況進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。本文以打漁張引黃閘除險(xiǎn)加固工程為背景,結(jié)合水閘和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論,采用數(shù)值計(jì)算分析手段,對(duì)多孔水閘三維湍流流動(dòng)特性展開(kāi)如下研究:(1)分析總結(jié)了具有自由水面的水閘三維湍流數(shù)值模擬的控制方程和湍流模型,為數(shù)值模擬計(jì)算提供理論依據(jù)。(2)通過(guò)Pointwise建模軟件建立水閘閘室和上下游連接段的三維湍流流動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)所建立的物理模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分和網(wǎng)格質(zhì)量檢查以及邊界條件的設(shè)置。(3)運(yùn)用Fluent軟件對(duì)水閘的水流流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)水閘的自由液面采用VOF水-氣兩相流模型進(jìn)行捕捉,采用渦粘模型中的標(biāo)準(zhǔn)兩方程模型、PISO算法進(jìn)行非定常計(jì)算,比較分析了不同相對(duì)開(kāi)度和不同來(lái)流流量時(shí)的流態(tài)、漩渦分布,對(duì)制定合理的閘門(mén)調(diào)度方式具有重要意義。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TV135
【部分圖文】：

水閘平面圖

高程為 8.89m，上游水位選取設(shè)計(jì)水位 11.05m，過(guò)閘水位差為 0.2m，所以下游水位為10.85m，水位上方有 1m 左右的空氣，空氣入口高程為 11.89m。3.2.2 模型建立數(shù)值模擬首先要建立水閘上游連接段、閘室段和下游連接段的物理模型，水閘建模的過(guò)程非常復(fù)雜和繁瑣，網(wǎng)格生成質(zhì)量對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的精確性和合理性有著重要的影響。根據(jù)打漁張引黃閘工程上游連接段、閘室和下游連接段幾何尺寸參數(shù)，在Pointwise 軟件中建立水閘模型和網(wǎng)格劃分。3.2.3 網(wǎng)格的劃分對(duì)水閘計(jì)算區(qū)域在 Pointwise 中劃分網(wǎng)格并定義邊界的類(lèi)型，輸出.cas 的格式導(dǎo)入Ansys Fluent 中進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。如果所建模型是根據(jù)實(shí)際工程按照 1:1 建立，模型體積較大，劃分網(wǎng)格數(shù)較多，計(jì)算機(jī)硬件要求較高，計(jì)算花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，所以論文根據(jù)重力相似準(zhǔn)則對(duì)模型進(jìn)行縮放，縮放比尺為 4L 。數(shù)值模擬計(jì)算的計(jì)算區(qū)域三維網(wǎng)格圖如圖 3-2 所示。

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文He 0 .60 0.176(4式中s —由圖 4-1[55]查得；b —閘孔總寬度；e—閘門(mén)開(kāi)度；He—閘孔的相對(duì)開(kāi)度；H —從堰頂算起的閘前水深；
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2835404