發(fā)布時(shí)間：2017-06-02 05:21

  本文關(guān)鍵詞：三維魚道水力特性及魚體上溯行進(jìn)能力數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,人們?cè)诤恿髦行藿ù罅克O(shè)施來彌補(bǔ)我國水資源時(shí)空分布不均勻的缺陷。這些人工設(shè)施破壞了原始河流的連通性,造成河流生態(tài)環(huán)境片段化,阻斷了河流中魚類等水生動(dòng)植物的洄游通道,造成河流生物多樣性嚴(yán)重下降。在大力提倡生態(tài)文明建設(shè)的大環(huán)境下,魚道不僅是一項(xiàng)水利工程,更是一項(xiàng)生態(tài)利民補(bǔ)償工程,對(duì)于恢復(fù)河道原始生態(tài)環(huán)境,保護(hù)河流物種多樣性起著舉足輕重的作用。本文在收集大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,基于前人的研究成果,對(duì)魚道的水力特性進(jìn)行了較深入的探討,并對(duì)運(yùn)用FLUENT軟件求解魚道等具有自由表面明渠流動(dòng)問題基本原理作了詳細(xì)的闡述。主要工作如下：(1)在閱讀和整理大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上對(duì)魚道的國內(nèi)外研究進(jìn)展作了詳細(xì)的歸納總結(jié),結(jié)合國內(nèi)外實(shí)際工程運(yùn)行情況提出了我國魚道建設(shè)所面臨的問題,并對(duì)數(shù)值模擬在魚道設(shè)計(jì)和研究中的應(yīng)用作了詳細(xì)論述。(2)介紹了魚道建設(shè)的必要性,同時(shí)詳細(xì)展示了與魚道建設(shè)有關(guān)的魚類游泳能力,魚道布置的基本原則、魚道的類型特征、不同魚道類型的水力特性參數(shù)。(3)簡要介紹魚道數(shù)值模擬基本控制方程、數(shù)值求解算法、紊流模型、自由水面模擬方法等基本原理。(4)對(duì)某水電站表孔溢洪洞泄流能力進(jìn)行了水工模型試驗(yàn),通過試驗(yàn)對(duì)溢洪洞控制段、漸變段、洞身段等水力特性參數(shù)進(jìn)行了測量,得出了“庫水位～流量”關(guān)系曲線。(5)根據(jù)試驗(yàn)成果,運(yùn)用CAD、ANSYS ICEM、FLUENT等軟件對(duì)溢洪洞進(jìn)行三維數(shù)值計(jì)算,并與實(shí)測值進(jìn)行了對(duì)比分析,吻合度較高,表明FLUENT在模擬具有自由表面流的明渠流動(dòng)問題時(shí)能夠達(dá)到很高的精度。(6)成功建立了同側(cè)豎縫式魚道、異側(cè)豎縫式魚道三維水動(dòng)力學(xué)模型,并詳細(xì)展示了單個(gè)魚池細(xì)部流速場特性,表明魚道具有上升流、下降流、流動(dòng)分離、渦流等復(fù)雜的紊流特性。根據(jù)模擬得出的流速場,以粉紅鮭魚為目標(biāo)魚種,基于其上溯時(shí)的爆發(fā)游泳速度,推求沿著三條不同路徑上溯時(shí)所遇到的阻力及能量損耗。魚道的水力特性研究和魚體上溯耗能的定量分析對(duì)于魚道建設(shè)管理、結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性意義,該模型方法對(duì)于未來更深入的魚道研究和漁業(yè)管理都具有借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：魚道 水力特性分析 數(shù)值模擬 FLUENT 能量損耗
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S956.3;TV135
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 魚道水力特性的研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.2.1 國外發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展情況12-13
• 1.2.3 魚道建設(shè)存在的問題13-14
• 1.3 數(shù)值計(jì)算在水利工程中的應(yīng)用14-16
• 1.3.1 概述14
• 1.3.2 魚道數(shù)值模擬簡介14-16
• 1.4 本文研究工作的主要內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 2 魚道的水力特性研究18-32
• 2.1 魚道等過魚設(shè)施的必要性18
• 2.2 魚類游泳能力研究18-21
• 2.2.1 概述18-19
• 2.2.2 魚類游泳能力研究19
• 2.2.3 魚類游泳特性與魚道設(shè)計(jì)關(guān)系19-21
• 2.3 魚道設(shè)計(jì)基本理論21-27
• 2.3.1 魚道設(shè)計(jì)的基本原則21
• 2.3.2 魚道形式的類型21-22
• 2.3.3 不同魚道類型的特征22-27
• 2.4 魚道的水力特性分析27-31
• 2.4.1 魚道設(shè)計(jì)相關(guān)的主要水力學(xué)因素27
• 2.4.2 豎縫式魚道的水力特性參數(shù)27-30
• 2.4.3 池式魚道的水力特性參數(shù)30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 數(shù)值計(jì)算原理及紊流模型基本理論32-41
• 3.1 數(shù)值計(jì)算原理32-34
• 3.1.1 數(shù)值計(jì)算基本簡介32
• 3.1.2 流體流動(dòng)的基本控制方程32-33
• 3.1.3 數(shù)值計(jì)算的求解方法33-34
• 3.2 紊流數(shù)值模擬基本理論34-38
• 3.2.1 紊流數(shù)值模擬34
• 3.2.2 紊流數(shù)值模擬方法34-35
• 3.2.3 紊流模型基本控制方程35-38
• 3.3 自由水面模擬38-40
• 3.3.1 對(duì)稱性邊界38
• 3.3.2 標(biāo)高函數(shù)法38-39
• 3.3.3 MAC法39
• 3.3.4 體積分率法(VOF法)39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 FLUENT簡介及明渠流模型驗(yàn)證41-60
• 4.1 FLUENT簡介41-42
• 4.2 某表孔溢洪洞泄流消能試驗(yàn)研究42-53
• 4.2.1 工程概況42
• 4.2.2 表孔溢洪洞水力學(xué)計(jì)算42-43
• 4.2.3 表孔溢洪洞水工模型試驗(yàn)43-47
• 4.2.4 表孔溢洪洞水力特性試驗(yàn)結(jié)果47-53
• 4.3 表孔溢洪洞數(shù)值模型驗(yàn)證53-59
• 4.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立53-54
• 4.3.2 邊界條件及初始化54
• 4.3.3 模擬結(jié)果驗(yàn)證54-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 魚道數(shù)值分析及魚體上溯能力研究60-76
• 5.1 數(shù)學(xué)模型建立60-61
• 5.2 數(shù)值計(jì)算方法61-64
• 5.2.1 控制方程式61-62
• 5.2.2 自由液面與底面邊界條件62-63
• 5.2.3 控制方程的離散及收斂63
• 5.2.4 邊界條件設(shè)定63-64
• 5.3 同側(cè)豎縫式魚道模擬結(jié)果64-67
• 5.3.1 魚道內(nèi)部流態(tài)64
• 5.3.2 魚道內(nèi)部流速場64-67
• 5.4 異側(cè)豎縫式魚道模擬結(jié)果67-71
• 5.4.1 魚道內(nèi)部流態(tài)67-68
• 5.4.2 魚道內(nèi)部流速場68-71
• 5.5 魚體上溯行進(jìn)能力研究71-75
• 5.5.1 上溯能力理論基礎(chǔ)71
• 5.5.2 上溯路徑及魚種選擇71-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

【參考文獻(xiàn)】

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2 周世春;;美國哥倫比亞河流域下游魚類保護(hù)工程、拆壩之爭及思考[J];水電站設(shè)計(jì);2007年03期

3 董志勇;馮玉平;Alan Ervine;;異側(cè)豎縫式魚道水力特性及放魚試驗(yàn)研究[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2008年06期

4 包莉;安瑞冬;;豎縫式魚道的彎道布置與結(jié)構(gòu)形式研究[J];水電站設(shè)計(jì);2012年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫雙科;鄧明玉;李英勇;;北京市上莊新閘豎縫式魚道的水力設(shè)計(jì)研究[A];第三屆全國水力學(xué)與水利信息學(xué)大會(huì)論文集[C];2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王猛;仿生態(tài)型魚道水力特性初步研究[D];長江科學(xué)院;2014年

  本文關(guān)鍵詞：三維魚道水力特性及魚體上溯行進(jìn)能力數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：414350