本文關(guān)鍵詞：溢洪道彎道段水力特性的數(shù)值模擬與試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以Fluent軟件為平臺,選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程紊流模型和Reali zable k-ε湍流模型做對比、兩相流VOF模型模擬自由水面,對青州市黑虎山水庫溢洪道泄槽彎道段及消能段的三維水流進行了數(shù)值模擬研究,并通過物理模型驗證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性,選擇優(yōu)化的溢洪道消能方案。其主要內(nèi)容和成果有：(1)以黑虎山水庫溢洪道為例,采用物理模型試驗的方法研究了在泄槽彎道段設(shè)置導(dǎo)流墻改善溢洪道彎道泄槽的水力特性；分析了消能方式對下游河槽沖刷的影響。實測了各工況水流下泄的條件下泄槽彎道段左右兩岸的水面線、斷面流速等水力參數(shù)和研究各工況條件下對下游消能段的影響。(2)應(yīng)用Fluent軟件對溢洪道彎道泄槽和消能段進行三維數(shù)值模擬計算,計算中分別使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型與Realizable k-ε湍流模型做對比,引入追蹤自由水面位置的VOF算法,對幾何邊界采用適應(yīng)性較強的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進行劃分,計算得出不同流量條件下溢洪道彎道泄槽流場內(nèi)的水面線、速度分布等重要參數(shù)和彎道泄槽段折沖水流的二次流動,并與物理模型試驗得到的參數(shù)進行對比分析,最終驗證Realizable k-ε雙方程紊流模型是更符合彎道泄槽水力參數(shù)計算的湍流模型。(3)在以上基礎(chǔ)上對溢洪道彎道的挑流消能做了設(shè)計優(yōu)化,從挑流鼻坎的消能上看,挑角設(shè)計為22。比原先20。時的挑流在各級流量下使得水流在挑坎處的橫向偏移有所減弱,挑距在橫向上基本上呈對稱分布,最大挑距仍然是在中心位置,且挑距有所增長,消能效率有較為明顯的提升,這樣既能減弱對鼻坎基礎(chǔ)的沖刷,又能確保其周圍建筑物的安全。同時挑流鼻坎處的流速也變小,從而橫向剪切力變小,減小了對鼻坎的破壞作用。
【關(guān)鍵詞】：溢洪道彎道 模型試驗 數(shù)值模擬 Realizable k-ε湍流模型 VOF算法
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV135.2
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 溢洪道彎道泄槽研究12-13
• 1.2.2 彎道溢洪道數(shù)值模擬的發(fā)展13
• 1.2.3 溢洪道消能形式的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究方法和研究內(nèi)容15-18
• 1.3.1 研究方法15-16
• 1.3.2 研究內(nèi)容16
• 1.3.3 技術(shù)路線16-18
• 第2章 溢洪道數(shù)值模擬的理論和方法18-24
• 2.1 計算流體力學(xué)的概述18
• 2.2 FLUENT介紹18-21
• 2.2.1 控制方程18-19
• 2.2.2 三維湍流模型19-21
• 2.3 基于SIMPLE算法的計算流場離散化21-22
• 2.3.1 有限差分法21
• 2.3.2 有限元法21
• 2.3.3 有限體積法21-22
• 2.4 自由表面追蹤22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 第3章 黑虎山水庫溢洪道模型試驗研究24-41
• 3.1 模型試驗的基本原理24
• 3.2 溢洪道的初步設(shè)計24-27
• 3.2.1 工程概況24-26
• 3.2.2 模型參數(shù)的設(shè)定及模擬范圍的確定26-27
• 3.3 溢洪道彎道水流特性的試驗研究27-35
• 3.3.1 溢洪道泄流能力試驗27-29
• 3.3.2 溢洪道泄流的水流流態(tài)29-31
• 3.3.3 溢洪道泄流的水流流速分析31-32
• 3.3.4 溢洪道沿程水面線分布32-35
• 3.4 挑流消能的試驗35-39
• 3.4.1 挑角20°時的挑流消能試驗結(jié)果分析36
• 3.4.2 修改挑角22°時的挑流消能試驗結(jié)果對比分析36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 溢洪道泄槽段水流數(shù)值模擬研究41-60
• 4.1 數(shù)值模擬41-45
• 4.1.1 自由表面41-42
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分42-44
• 4.1.3 邊界條件及初始條件設(shè)置44-45
• 4.2 模型試驗與數(shù)值模擬對比分析45-58
• 4.2.1 水流流速對比分析45-50
• 4.2.2 水面線對比分析50-55
• 4.2.3 彎道橫斷面上的二次流動現(xiàn)象55-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第5章 結(jié)論及展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 附件66

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張杰,李永紅;平面二維河床沖淤計算有限體積法[J];長江科學(xué)院院報;2002年05期

2 成厚昌,鄭銀功;應(yīng)用數(shù)學(xué)模型研究三峽庫尾銅鑼峽急灘的治理[J];重慶交通學(xué)院學(xué)報;1999年02期

3 周勤;伍超;張湛;;雙彎溢洪道的數(shù)值模擬研究[J];東北水利水電;2006年05期

4 邢貞相,付強,孫兵;實碼加速遺傳算法在天然河道水面線計算中的應(yīng)用[J];灌溉排水學(xué)報;2003年05期

5 郭秀;;近代云南農(nóng)田水利建設(shè)的重要性[J];德宏師范高等�？茖W(xué)校學(xué)報;2015年01期

  本文關(guān)鍵詞：溢洪道彎道段水力特性的數(shù)值模擬與試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：302996