有壓管道系統(tǒng)是引水系統(tǒng)的重要組成部分,水力發(fā)電過程中高壓管道內(nèi)常常伴隨著水擊現(xiàn)象,而且此現(xiàn)象不可避免。為減小水擊對水電站有壓管道系統(tǒng)的影響,通常在有壓管道系統(tǒng)中布置調(diào)壓室以破壞有壓管道系統(tǒng)的封閉性。而如何高效的運(yùn)行調(diào)壓井與管道系統(tǒng),一直是水擊研究的熱點。本研究對有壓管道系統(tǒng)非恒定流進(jìn)行三維數(shù)值模擬,為類似工程拓展了一種新方法,促進(jìn)了水利學(xué)科的發(fā)展。本文以劉家峽有壓管道為依托工程,釆用SOLIDWORKS建立三維計算模型,GAMBIT對計算模型劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,運(yùn)用FLUENT計算流體力學(xué)軟件進(jìn)行計算。最后運(yùn)用TECPLOT軟件對計算結(jié)果進(jìn)行后處理。該模型主要包括排發(fā)電支洞、調(diào)壓井和電站高壓管道;計算過程中運(yùn)用動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)閥門的動態(tài)啟閉。由于該模型（調(diào)壓井內(nèi)水流）涉及空氣和水流兩種介質(zhì)不斷交換問題,模型擬采用成熟的VOF技術(shù)處理該技術(shù)難題。采用已有的劉家峽有壓管道非恒定流模型試驗成果,對有壓管道系統(tǒng)三維非恒定流數(shù)值模型進(jìn)行驗證。結(jié)果表明,兩者吻合較好。初步認(rèn)為本研究是可以成為研究三維有壓管道系統(tǒng)的有效途徑。兩臺機(jī)組同時丟荷下數(shù)模結(jié)果表明:流場方面:發(fā)電支洞與調(diào)壓井連接處出現(xiàn)順時針漩渦,高... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 一維數(shù)值模擬
        1.2.2 三維數(shù)值模擬
        1.2.3 目前研究存在的問題
    1.3 研究方法和內(nèi)容
第二章 數(shù)學(xué)模型
    2.1 一維數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 水擊基本方程
        2.1.2 調(diào)壓井涌浪方程
    2.2 三維數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 三維非恒定流的控制方程
        2.2.2 三維非恒定流控制方程的離散
        2.2.3 三維非恒定流控制方程的求解
        2.2.4 自由水面的模擬
    2.3 動網(wǎng)格模型
        2.3.1 彈簧近似光滑模型
        2.3.2 動態(tài)層模型
        2.3.3 局部重劃模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 三維數(shù)學(xué)模型試驗
    3.1 依托工程概況
    3.2 三維數(shù)學(xué)模型的建立
        3.2.1 計算域的確定及網(wǎng)格的劃分
        3.2.2 數(shù)學(xué)模型的邊界條件
    3.3 三維數(shù)學(xué)模型閥門啟閉的模擬
    3.4 三維數(shù)學(xué)模型的計算步驟
    3.5 三維數(shù)學(xué)模型的試驗工況
    3.6 三維數(shù)學(xué)模型的試驗成果
        3.6.1 電站丟荷工況試驗
        3.6.2 電站增荷工況試驗
    3.7 本章小結(jié)
第四章 有壓管道系統(tǒng)非恒定流三維數(shù)值模擬
    4.1 計算模型
        4.1.1 模型的建立與網(wǎng)格的劃分
        4.1.2 模型的計算工況及邊界條件
    4.2 模型難點的處理
    4.3 模型的驗證
        4.3.1 劉家峽有壓管道非恒定流物理模型試驗
        4.3.2 劉家峽有壓管道非恒定流物理模型試驗成果
        4.3.3 三維數(shù)學(xué)模型的驗證
    4.4 誤差分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 數(shù)值模擬成果分析
    5.1 發(fā)電支洞與調(diào)壓井?dāng)?shù)值模擬成果分析
        5.1.1 流場分析
        5.1.2 壓力特性分析
        5.1.3 紊動能與紊動耗散率的分布
    5.2 高壓管道彎管段數(shù)值模擬成果分析
        5.2.1 流場分析
        5.2.2 壓力特性分析
        5.2.3 紊動能與紊動耗散率的分布
    5.3 本章小結(jié)
第六章 成果與展望
    6.1 成果
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
在校期間發(fā)表的論著及取得的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]3D CFD validation of invert trap efficiency for sewer solid management using VOF model[J]. Mohammad Mohsin,Deo Raj Kaushal.  Water Science and Engineering. 2016(02)
[2]長直管道閥門水擊壓強(qiáng)變化規(guī)律數(shù)值模擬研究[J]. 李佳,蔣定國,王煜.  三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(02)
[3]有壓管道充水過程水力特性三維數(shù)值模擬[J]. 嚴(yán)繼松,廖國玲.  水利水電技術(shù). 2015(03)
[4]TVD格式數(shù)值模擬水電站水擊波新探[J]. 范曉丹,劉韓生,董瑜,張丹.  水利與建筑工程學(xué)報. 2014(05)
[5]水擊泄壓閥開啟過程閥口流場的數(shù)值模擬[J]. 單如健,趙會軍,王波.  環(huán)境工程. 2014(05)
[6]基于改進(jìn)的水擊方程的計算程序編制與應(yīng)用[J]. 仇軍.  河南科學(xué). 2013(11)
[7]基于顯格式與隱格式聯(lián)合求解的管道系統(tǒng)非恒定流模擬[J]. 王超,楊建東.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2013(06)
[8]基于VOF模型的倒虹吸進(jìn)出口流場數(shù)值模擬[J]. 何照青,牧振偉,李新,許琳琳.  中國農(nóng)村水利水電. 2012(03)
[9]管渠結(jié)合系統(tǒng)非恒定流數(shù)值模擬及理論分析[J]. 李占松,何曉輝,王玲玲,周瓊.  人民黃河. 2012(01)
[10]基于VOF模型的泄槽內(nèi)摻氣槽的三維流場數(shù)值模擬[J]. 王建,張志雁,萬連賓,牧振偉.  水利水電技術(shù). 2011(06)

碩士論文
[1]有壓管道水流沖擊氣團(tuán)的局部三維流場數(shù)值模擬研究[D]. 喻宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[2]輸水系統(tǒng)水擊的數(shù)值模擬研究[D]. 張蓓.華北電力大學(xué)（北京） 2009



本文編號：3020094