本文關(guān)鍵詞：環(huán)境友好型內(nèi)消能工—旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國西南、西北大型水電工程多數(shù)位于高山峽谷地帶,水頭高,泄量大,壩身不能承擔(dān)全部的泄洪工作,尤其是日益興建的面板堆石壩,一般需在岸邊修建泄洪洞。作為電站樞紐工程中泄水建筑物防蝕消能設(shè)施的核心部分,傳統(tǒng)泄洪洞消能率不高,流速大,出口霧化嚴重。考慮到當(dāng)前水電工程對生態(tài)環(huán)境的影響已經(jīng)成為衡量工程可行性的一個制約指標,其中一種趨勢是把泄水建筑物的消能任務(wù)從洞外推到洞內(nèi),除了滿足基本的泄量要求,同時還應(yīng)兼顧防空蝕、保護生態(tài)和減少投資的目的。生態(tài)環(huán)境友好型的洞內(nèi)旋流消能工是目前泄洪消能領(lǐng)域一個重要的研究熱點和方向。本文所研究的新型旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞屬于一種典型的內(nèi)消能工,它脫胎于傳統(tǒng)的環(huán)形堰豎井泄洪洞,但在整個泄洪洞水流流態(tài)和消能防蝕機理上又完全是另辟蹊徑。作為一種新型布置形式的消能工,其水力學(xué)特性并不是十分清楚,傳統(tǒng)的模型試驗方法仍難以揭示其復(fù)雜的水流特性,因此有必要開展新體型下水流的數(shù)值模擬和特性分析,這對成果的進一步推廣應(yīng)用具有深遠的意義。依托于廣東清遠抽水蓄能電站下水庫泄洪洞工程,利用Fluent計算流體力學(xué)軟件,基于RNG k-ε雙方程湍流數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合VOF(Volume Of Fluid)方法,對下庫旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞進水口、豎井旋流泄洪洞、出口的復(fù)雜水流進行了三維數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容包括:1)旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞水流數(shù)值模擬及特性分析;2)潛水起旋墩的水力學(xué)機理、布置原則和流動特性計算;3)計算環(huán)形堰豎井空腔螺旋流合成速度和壓力;4)洞內(nèi)自摻氣壓力消能工的消能特性、結(jié)構(gòu)特性等。模擬結(jié)果表明,本文的模型和算法能夠較好地模擬具有高紊動、強離心力效應(yīng)和強旋轉(zhuǎn)并帶有自由表面的環(huán)形堰豎井螺旋流運動。模擬所獲得的該新體型旋流空腔流態(tài)、自由水面、合成流速、壓力、紊動能、耗散率和總消能率等水力要素分布規(guī)律與模型試驗成果符合良好,進一步揭示了自調(diào)節(jié)潛水起旋墩的旋流運動機理,完善了新型旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的設(shè)計理論和水力特性的計算方法,為今后該新型消能工的進一步推廣應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：旋流 內(nèi)消能工 旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞 潛水起旋墩 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV651.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 旋流式內(nèi)消能工國內(nèi)外研究概況13-18
• 1.2.1 旋流豎井泄洪洞13-15
• 1.2.2 豎井-旋流泄洪洞15-17
• 1.2.3 旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞17-18
• 1.3 旋流數(shù)值模擬研究概況18-20
• 1.4 研究內(nèi)容20-21
• 第2章 旋流環(huán)形堰豎井新型消能工的體型設(shè)計21-36
• 2.1 廣東清遠抽水蓄能電站下庫旋流豎井消能工體型21-25
• 2.1.1 電站工程概況21-22
• 2.1.2 旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的結(jié)構(gòu)組成22-23
• 2.1.3 進水.核心裝置-自調(diào)節(jié)潛水起旋墩23-25
• 2.2 結(jié)構(gòu)尺寸的確定25-29
• 2.2.1 設(shè)計體型的基本尺寸確定原則與方法25
• 2.2.2 旋流環(huán)形堰平面半徑和豎井直徑25-27
• 2.2.3 旋流環(huán)形堰斷面曲線和流量系數(shù)m的確定27-28
• 2.2.4 導(dǎo)流洞和水墊塘結(jié)構(gòu)設(shè)計28-29
• 2.2.5 清遠旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞各尺寸確定29
• 2.3 模型試驗成果簡介29-34
• 2.3.1 旋流豎井泄洪洞泄流量29-31
• 2.3.2 流態(tài)31-33
• 2.3.3 流速33-34
• 2.3.4 下庫旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞總消能率34
• 2.4 與傳統(tǒng)的旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的對比34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 數(shù)值模擬基本理論和計算方法36-49
• 3.1 計算流體力學(xué)簡介36-37
• 3.2 湍流模型37-39
• 3.3 湍流的數(shù)值模擬方法39-41
• 3.4 數(shù)值求解方法41-42
• 3.5 壓力修正法42-43
• 3.6 邊界條件及壁面函數(shù)43-46
• 3.6.1 邊界條件43-45
• 3.6.2 壁面函數(shù)45-46
• 3.7 自由水面處理技術(shù)46-47
• 3.8 商業(yè)軟件的應(yīng)用47-48
• 3.9 本章小結(jié)48-49
• 第4章 旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的三維數(shù)值模擬49-86
• 4.1 計算區(qū)域三維體積模型49-50
• 4.2 計算區(qū)域的網(wǎng)格劃分50-53
• 4.3 計算結(jié)果與分析53-82
• 4.3.1 流態(tài)與自由水面53-61
• 4.3.2 壓強分布規(guī)律61-68
• 4.3.3 速度分布68-80
• 4.3.4 旋渦強度和螺旋度80
• 4.3.5 紊動能和耗散率80-82
• 4.3.6 消能率82
• 4.4 不同湍流模型模擬對比82-85
• 4.4.1 流態(tài)83
• 4.4.2 豎井左右壁面壓力比較83-85
• 4.4.3 消能率對比85
• 4.5 本章小結(jié)85-86
• 第5章 新型消能工部分水力特性理論解析計算86-98
• 5.1 泄流能力計算86-87
• 5.2 豎井合成速度解析計算理論87-94
• 5.2.1 豎井合成速度理論計算88-90
• 5.2.2 初始合成速度的確定90-91
• 5.2.3 清遠下庫旋流環(huán)形堰豎井合成速度計算91-94
• 5.3 豎井合成速度與水平夾角94
• 5.4 豎井空腔水層厚度和壁面壓力計算94-97
• 5.5 本章小結(jié)97-98
• 第6章 結(jié)論與展望98-100
• 致謝100-101
• 參考文獻101-105
• 作者簡介105
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文105-106
• 附件106-109

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張曉東;泄洪洞高速水流三維數(shù)值模擬[D];中國水利水電科學(xué)研究院;2004年

  本文關(guān)鍵詞：環(huán)境友好型內(nèi)消能工—旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：318219