本文關(guān)鍵詞：閘門局開時輸水隧洞的水力特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國水資源分布不均勻,水資源供需矛盾日益加劇,一方面對居民生活造成很大的影響；另一方面,對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的制約。眾多學(xué)者對水資源分布不均勻的現(xiàn)狀進(jìn)行研究,越來越多的研究結(jié)果表明：跨流域調(diào)水是解決水資源分布不均勻的有效方法之一。在調(diào)水過程中,往往要興修輸水隧洞等水利工程。在21世紀(jì)以前,對輸水隧洞的研究主要應(yīng)用物理模型試驗(yàn)的方法,現(xiàn)在,隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算流體力學(xué)理論的不斷完善,應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對輸水隧洞的水力特性進(jìn)行研究也已成為一重要的方法。本文首先對輸水隧洞的研究意義進(jìn)行闡述,其次介紹了研究現(xiàn)狀以及各類研究方法與理論,再次通過物理模型試驗(yàn)對輸水隧洞進(jìn)行模擬研究,確定其輸水量以及壓強(qiáng)、水面線、流速等水力參數(shù),最后通過數(shù)值模擬的方法對閘門局開時輸水隧洞的水力特性進(jìn)行了研究,并同物理模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證,分析兩者的優(yōu)缺點(diǎn)和不足之處,最后對本文的研究進(jìn)行總結(jié)。具體的研究工作可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：1.對輸水隧洞的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié),分析歸納已經(jīng)研究成熟的成果與仍需進(jìn)一步研究的內(nèi)容。2.對某實(shí)際工程的輸水隧洞進(jìn)行介紹,并應(yīng)用物理模型試驗(yàn)的方法對其進(jìn)行研究。介紹了模型試驗(yàn)的相似理論、模型比尺、模型制造以及測試手段等；給出了試驗(yàn)研究得到的閘門不同開度下的輸水隧洞的過流能力、壓強(qiáng)分布、沿程水面線以及消能率,對消能效果進(jìn)行了分析。3.介紹了紊流模型以及數(shù)值計(jì)算方法,對閘門局開時輸水隧洞水力特性進(jìn)行了模擬分析,采用k-ε紊流雙方程模型,應(yīng)用CAD軟件建立三維模型,使用ICEM軟件劃分網(wǎng)格,應(yīng)用后處理軟件對數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行處理,并對結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)分析。4.物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明,兩種方法得到的水面線、壓強(qiáng)和流速等水力參數(shù)差別不大。模型試驗(yàn)研究表明該輸水隧洞的泄洪能力及其它水力特性良好,較好地解決了該工程中的輸水和消能問題,并通過數(shù)值模擬得到了驗(yàn)證。本文研究成果將為輸水隧洞在今后的應(yīng)用提供參考依據(jù),具有很好的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：輸水隧洞 水力特性 模型試驗(yàn) 紊流模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV135;TV672.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 模擬輸水隧洞輸水的意義9-10
• 1.2 輸水隧洞的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 輸水隧洞的水流流態(tài)研究10-11
• 1.2.2 輸水隧洞的內(nèi)消能工研究11-12
• 1.2.3 輸水隧洞的空化空蝕研究12
• 1.3 輸水隧洞的研究方法12-14
• 1.3.1 理論分析12-13
• 1.3.2 模型試驗(yàn)13-14
• 1.3.3 數(shù)值模擬14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 2. 紊流模型16-19
• 2.1 紊流概述16
• 2.2 紊流數(shù)值模擬方法16-18
• 2.2.1 直接數(shù)值模擬(DNS)16
• 2.2.2 大渦模擬(LES)16
• 2.2.3 基于雷諾平均N-S方程組(RANS)的模型16-18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 3. 某輸水隧洞的物理模型設(shè)計(jì)19-24
• 3.1 工程概況19-20
• 3.1.1 輸水隧洞介紹19-20
• 3.2 物理模型設(shè)計(jì)20-23
• 3.2.1 相似準(zhǔn)則與模型比尺21
• 3.2.2 水工結(jié)構(gòu)模型材料、制造與安裝21
• 3.2.3 試驗(yàn)測試手段21-23
• 3.2.4 模型圖23
• 3.3 本章小結(jié)23-24
• 4. 某輸水隧洞物理模型試驗(yàn)研究24-40
• 4.1 庫水位與流量的關(guān)系24-26
• 4.2 沿程壓強(qiáng)分布26-31
• 4.3 水面線及沿程水深31-36
• 4.4 流速分布與消能率分析36-39
• 4.4.1 流速分布36-39
• 4.4.2 消能率分析39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 5. 閘門局開時輸水隧洞的數(shù)值模擬研究40-53
• 5.1 網(wǎng)格劃分與邊界條件40-42
• 5.2 輸水隧洞的數(shù)值模擬結(jié)果42-52
• 5.2.1 流量42
• 5.2.2 輸水隧洞水面線42-47
• 5.2.3 輸水隧洞沿程底板壓強(qiáng)47-49
• 5.2.4 流速分布49-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 6 模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果對比分析53-63
• 6.1 水面線對比分析53-56
• 6.2 壓強(qiáng)對比分析56-59
• 6.3 流速對比分析59-62
• 6.4 誤差分析62
• 6.5 本章小結(jié)62-63
• 7 結(jié)論與展望63-65
• 7.1 結(jié)論63
• 7.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 致謝67-68

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