溢洪道是土石壩水電站的重要組成部分,直接影響水庫安全運(yùn)行和調(diào)洪泄流能力,也是樞紐水力學(xué)的研究重點(diǎn)。金佛山水利樞紐具有水頭高、地質(zhì)條件復(fù)雜、下游河道彎曲等特點(diǎn),受這些因素共同影響將溢洪道布置成長彎道型式。溢洪道長彎道段水流條件復(fù)雜,泄流流速急、單寬流量大等特點(diǎn)使得彎道效應(yīng)突出。橫向水位差較大（凸低凹高）,易發(fā)生水流折沖現(xiàn)象,造成彎道邊壁沖擊破壞,影響水庫的安全運(yùn)行。本文以重慶南川金佛山彎曲溢洪道作為研究對(duì)象,通過三維數(shù)值模擬、物理模型試驗(yàn)的手段,研究溢洪道長彎道段水流的特性,運(yùn)用渠底正加高法改善長彎道段水流條件,結(jié)合高低挑坎進(jìn)行挑流消能,解決了實(shí)際工程問題,為以后工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了參考。主要研究成果如下:（1）水工模型試驗(yàn)研究表明,金佛山溢洪道彎道段無超高方案時(shí),會(huì)出現(xiàn)折沖現(xiàn)象,最大水位差大約出現(xiàn)在圓心角9°斷面處（彎道頂部偏上游）。當(dāng)采取渠底超高法,凹岸渠底加高至1.5m時(shí),可有效改善彎道水流條件（2）數(shù)值模擬試驗(yàn)研究表明,對(duì)于彎道段渠低不同加高值方案下,綜合分析不同泄流量下彎道段的流態(tài)、橫向水位差以及挑流距離,渠底加高1.5m效果最優(yōu)。（3）試驗(yàn)研究表明,高低坎型式的消能效果比扭曲... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 溢洪道彎道段的物理模型試驗(yàn)研究
        1.2.2 溢洪道彎道段的數(shù)值試驗(yàn)研究
        1.2.3 溢洪道挑坎優(yōu)化試驗(yàn)研究
    1.3 研究內(nèi)容、研究方法以及研究路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法以及技術(shù)路
第二章 物理模型設(shè)計(jì)與布置
    2.1 金佛山溢洪道工程概況
        2.1.1 金佛山溢洪道消力池直泄槽方案
        2.1.2 金佛山溢洪道長彎道段方案
    2.2 物理模型設(shè)計(jì)
        2.2.1 相似的基本條件
        2.2.2 模型比尺
        2.2.3 材料的選擇
    2.3 模型輸水系統(tǒng)
    2.4 模型測(cè)量斷面布置
    2.5 小結(jié)
第三章 溢洪道物理模型試驗(yàn)研究
    3.1 物理模型試驗(yàn)的方案布置
        3.1.1 物理模型試驗(yàn)各方案的布置
        3.1.2 模型試驗(yàn)工況
    3.2 溢洪道彎道段設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)分析
        3.2.1 過流能力分析
        3.2.2 彎道段水流流態(tài)與水位分析
    3.3 彎道段渠底超高方案試驗(yàn)分析
        3.3.1 彎道段渠底超高值的確定
        3.3.2 超高方案下彎道段水流流態(tài)與水位分析
    3.4 高低坎方案挑流試驗(yàn)分析
        3.4.1 挑坎的不足與優(yōu)化
        3.4.2 高低坎方案試驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.5 水庫單孔泄流試驗(yàn)分析
        3.5.1 彎道段流態(tài)分析
        3.5.2 單孔泄流挑流影響分析
    3.6 小結(jié)
第四章 數(shù)值模型的建立
    4.1 流體力學(xué)控制方程
        4.1.1 流體力學(xué)基本方程
        4.1.2 湍流控制方程
        4.1.3 計(jì)算流體力學(xué)控制方程離散方式
        4.1.4 VOF模型
    4.2 溢洪道模型的建立
        4.2.1 FLUENT軟件介紹
        4.2.2 溢洪道幾何模型的建立
        4.2.3 溢洪道三維模型網(wǎng)格的劃分
        4.2.4 溢洪道三維模型邊界條件設(shè)置
        4.2.5 溢洪道三維模型網(wǎng)格質(zhì)量檢查與優(yōu)化
    4.3 溢洪道三維模型參數(shù)的確定
        4.3.1 溢洪道三維模型參數(shù)的取值
        4.3.2 溢洪道三維模型結(jié)果輸出設(shè)置
    4.4 數(shù)值模型的驗(yàn)證
        4.4.1 水位驗(yàn)證
        4.4.2 流速驗(yàn)證
        4.4.3 挑距驗(yàn)證
    4.5 小結(jié)
第五章 溢洪道長彎道段流態(tài)數(shù)值模擬研究
    5.1 不同超高方案下溢洪道彎道段水流特性研究
        5.1.1 數(shù)學(xué)模型中彎道段渠底超高方案的布置
        5.1.2 不同渠底超高下彎道段水位分析
        5.1.3 不同渠底超高下彎道段流速分析
        5.1.4 不同渠底超高下彎道段水流流態(tài)分析
        5.1.5 不同渠底超高下彎道段水流挑距分析
    5.2 單孔泄流下溢洪道彎道段水流特性研究
        5.2.1 單孔泄流試驗(yàn)工況
        5.2.2 單孔泄流溢洪道彎道段水位分析
        5.2.3 單孔泄流溢洪道彎道段表面流速分析
        5.2.4 單孔泄流溢洪道彎道段水流形態(tài)分析
        5.2.5 單孔泄流溢洪道挑流分析
    5.3 溢洪道高低挑坎壁面壓強(qiáng)分析
        5.3.1 挑坎高低坎內(nèi)側(cè)負(fù)壓問題
        5.3.2 高低挑坎內(nèi)側(cè)優(yōu)化及結(jié)果
        5.3.3 高低挑坎優(yōu)化后對(duì)挑流的影響
    5.4 小結(jié)
第六章 溢洪道彎道渠底加高與橫向水位差關(guān)系分析
    6.1 彎道段橫向水位差分析
    6.2 橫向水位差公式
    6.3 橫向水位差公式的優(yōu)化
    6.4 優(yōu)化后的水位差公式與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比
    6.5 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
主要參考文獻(xiàn)
作者在讀期間發(fā)表論文和科研成果



本文編號(hào)：3197100