在水利工程中,臺階式溢洪道已經(jīng)得到較為廣泛地應(yīng)用。結(jié)合前人分析,繼續(xù)分析其水力特性對于理論發(fā)展和工程實際應(yīng)用而言有著重要的意義,可進(jìn)一步促進(jìn)臺階式溢洪道的發(fā)展。本文基于崗曲河一級水電站臺階式溢洪道模型試驗各水力特性的實測數(shù)據(jù),結(jié)合數(shù)值模擬方法,采用VOF法、標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程湍流模型及Open channel flow方法對崗曲河一級水電站臺階式溢洪道單獨(dú)泄流的情況進(jìn)行數(shù)值模擬,將模擬值與試驗的測量值相比,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好。然后在此基礎(chǔ)上,研究了崗曲河一級水電站臺階式溢洪道的摩阻流速等水力特性。主要結(jié)論有:（1）臺階式溢洪道臺階進(jìn)口段水深逐漸收縮,越往下游水深逐漸保持穩(wěn)定,水面線與臺階凸角連線接近平行。水流流速從臺階內(nèi)部到水流表面逐漸增加,在接近水流表面的位置流速最大,且最大流速值隨著流量的增加而增加,臺階凸角連線以上的主流區(qū),流速方向與臺階凸角連線接近平行。在臺階內(nèi)部,水流具有順時針渦流。（2）在臺階式溢洪道臺階段下游水深穩(wěn)定區(qū)域,各個臺階內(nèi)部壓強(qiáng)等值線基本相同,就臺階壓強(qiáng)大小而言,豎直面和水平面相比,后者更大。最大位置位于臺階水平面中部靠凸角位置處。（3）溢洪道臺階結(jié)構(gòu)內(nèi)部豎直面壁面... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究臺階式溢洪道的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外臺階式溢洪道研究現(xiàn)狀
        1.2.1 臺階式溢洪道水流流態(tài)及水面線研究現(xiàn)狀
        1.2.2 臺階式溢洪道流速研究現(xiàn)狀
        1.2.3 臺階式溢洪道壓強(qiáng)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 臺階式溢洪道摩阻流速研究現(xiàn)狀
    1.3 湍流數(shù)值模擬理論及數(shù)值方法
        1.3.1 數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展
        1.3.2 湍流數(shù)學(xué)模型
        1.3.3 控制方程
        1.3.4 自由水面的確定
        1.3.5 邊界條件的處理
        1.3.6 數(shù)值模擬在臺階式溢洪道中的應(yīng)用
    1.4 本文的研究內(nèi)容和方法
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究方法
第二章 崗曲河一級水電站臺階式溢洪道數(shù)值模擬
    2.1 模型試驗概況
    2.2 計算模型設(shè)置
        2.2.1 計算模型簡介
        2.2.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)置
        2.2.3 求解參數(shù)設(shè)置
    2.3 數(shù)值模擬結(jié)果
        2.3.1 臺階式溢洪道水流流態(tài)和水面線
        2.3.2 臺階式溢洪道流速場
        2.3.3 臺階式溢洪道壓強(qiáng)場
    2.4 小結(jié)
第三章 數(shù)值模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比分析
    3.1 水面線對比分析
    3.2 流速對比分析
    3.3 壓強(qiáng)對比分析
    3.4 小結(jié)
第四章 臺階式溢洪道壁面切應(yīng)力
    4.1 豎直面壁面切應(yīng)力
        4.1.1 下泄流量為188.6m3/s時的豎直面壁面切應(yīng)力
        4.1.2 下泄流量為253.8m3/s和518m3/s時的豎直面壁面切應(yīng)力
    4.2 水平面壁面切應(yīng)力
        4.2.1 下泄流量為188.6m3/s時的水平面壁面切應(yīng)力
        4.2.2 下泄流量為253.8m3/s和518m3/s時的水平面壁面切應(yīng)力
    4.3 臺階凸角處的壁面切應(yīng)力
    4.4 小結(jié)
第五章 臺階式溢洪道摩阻流速研究
    5.1 摩阻流速求解
        5.1.1 求解方法
        5.1.2 流速分布
        5.1.3 擬合結(jié)果
    5.2 摩阻流速與斷面平均流速
        5.2.1 斷面平均流速
        5.2.2 摩阻流速與斷面平均流速之間的關(guān)系
    5.3 摩阻流速與壁面切應(yīng)力
    5.4 小結(jié)
第六章 臺階式溢洪道相對摩阻流速
    6.1 相對摩阻流速的定義
    6.2 臺階式溢洪道摩阻流速沿程變化規(guī)律
    6.3 臺階式溢洪道相對摩阻流速沿程變化規(guī)律
    6.4 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]臺階式溢洪道水流壓強(qiáng)特性試驗研究[J]. 趙相航,解宏偉,郭馨,賀巨龍.  人民黃河. 2018(05)
[2]某水庫臺階式溢洪道脈動壓強(qiáng)特性研究[J]. 趙相航,解宏偉,郭馨.  人民珠江. 2016(09)
[3]基于VOF模型的臺階式溢洪道數(shù)值模擬[J]. 趙相航,解宏偉,郭馨,李天慧.  水利與建筑工程學(xué)報. 2016(03)
[4]臺階式溢洪道相對流速和相對消能水頭的關(guān)系[J]. 楊吉健,劉韓生,文明宜,代述兵.  長江科學(xué)院院報. 2015(12)
[5]臺階式溢洪道滑掠流時均壓強(qiáng)影響因素分析[J]. 楊吉健,劉韓生,張為法.  長江科學(xué)院院報. 2015(08)
[6]通過相對比能計算臺階式溢洪道水面線[J]. 文明宜,劉韓生,范靈芝,楊吉健.  人民黃河. 2015(08)
[7]臺階式溢洪道階頂過流斷面平均流速沿程變化研究[J]. 楊吉健,劉韓生,代述兵,文明宜.  水力發(fā)電學(xué)報. 2015(06)
[8]高海拔地區(qū)臺階式溢洪道的時均壓強(qiáng)特性研究[J]. 楚段段,李可也,解宏偉.  青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(02)
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博士論文
[1]階梯溢流壩紊流數(shù)值模擬及實驗研究[D]. 陳群.四川大學(xué) 2001

碩士論文
[1]明渠非恒定流摩阻流速與平均流速相互關(guān)系初探[D]. 牟明艷.重慶交通大學(xué) 2016
[2]光滑壁面明渠紊流壁面切應(yīng)力的研究[D]. 陳小芳.河海大學(xué) 2007
[3]臺階式溢洪道強(qiáng)迫摻氣水流水力特性的試驗研究[D]. 駢迎春.西安理工大學(xué) 2007
[4]臺階式溢洪道水力特性的試驗研究[D]. 曾東洋.西安理工大學(xué) 2002



本文編號：3507691