本文關(guān)鍵詞：反弧式跌坎底流消能工的FLUENT數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：跌坎型底流消能工是在常規(guī)底流消能工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型消能工,相對于常規(guī)底流消能工能有效降低消力池的臨底水力學(xué)指標。在跌坎型底流消能工中,隨著坎深的增大,消力池內(nèi)最大臨底流速降低,底板的時均動水壓力減小。在高水頭,泄槽角度較陡時,跌坎型底流消能工其水流沖擊荷載較大,流速衰減較小,往往需要較深的跌坎,增加施工成本。但在下游水位較高及地形地質(zhì)條件允許的情況下,通過反弧段將出流的角度上調(diào),避免主流對消力池底部產(chǎn)生直接沖擊,可以在不增加坎深的情況下,有效降低跌坎消力池的最大臨底流速和底板時均動水壓強。本文首先通過對跌坎型底流消能工進行三維數(shù)值模擬,再通過模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比分析,驗證對跌坎型底流消能工的三維數(shù)值模擬的可行性。然后利用數(shù)值模擬的方法對反弧式跌坎型底流消能工的水力特性指標進行計算。再利用水力學(xué)模型試驗的方法對數(shù)值模擬的結(jié)果進行驗證。最后運用數(shù)值模擬的方法單獨改變反弧式跌坎型底流消能工反弧仰角進行計算,得出不同反弧仰角對跌坎型底流消能工消力池內(nèi)水力特性的影響,用來指導(dǎo)今后相應(yīng)的模型試驗。本文得出的結(jié)論如下：(1)通過對跌坎型底流消能工進行三維模擬,得出三維數(shù)值模擬的方法應(yīng)用于跌坎型底流消能工是可行的。(2)通過數(shù)值模擬方法對跌坎型底流消能工消力池流場進行仿真計算,得出了跌坎型底流消能工中增設(shè)反弧段能改善跌坎型消力池內(nèi)水流流態(tài)和消能率。同時當(dāng)流量較大時可以通過增加尾坎高度的方式來優(yōu)化各項水力學(xué)指標。(3)通過水力學(xué)模型試驗的方法,對反弧式跌坎型底流消能工進行測量,得出的結(jié)論和數(shù)值模擬方法相同,同時把模型試驗的測量結(jié)果與模擬計算結(jié)果進行比對,從而進一步說明運用數(shù)值模擬方法研究反弧式跌坎型底流工是可行的。(4)通過數(shù)值模擬的方法,在入池流量較大的情況下,單獨改變反弧式跌坎型底流消能工的入射反弧仰角和入射角度進行模擬計算,通過對計算結(jié)果進行分析,得出適當(dāng)提高反弧式跌坎型底流消能工中的反弧仰角能避免主流直接沖擊消力池底板,使得跌坎消力池內(nèi)消能流態(tài)更好,并且能夠使沖擊點位置后移,且底板沖擊點處的最大底板壓力值減小,臨底流速降低。隨著入射角度的增大,跌坎消力池內(nèi)水面線高度減小,沖擊區(qū)底板壓力值增大,臨底流速增大。
【關(guān)鍵詞】：跌坎型底流消能工 模型試驗 數(shù)值模擬 反弧段 入池仰角
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(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5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 消能防沖問題的發(fā)展13-18
• 1.2.1 挑流消能工的發(fā)展13-15
• 1.2.2 底流水躍消能工的發(fā)展15-17
• 1.2.3 面流、戽流消能的發(fā)展17-18
• 1.3 反弧式跌坎型底流消能工的提出及研究意義18-21
• 1.3.1 底流消能工的應(yīng)用18-19
• 1.3.2 跌坎型底流消能工的介紹19-20
• 1.3.3 反弧式跌坎型底流消能工的提出20-21
• 1.4 數(shù)值模擬在水利水電工程中的應(yīng)用與研究21-23
• 1.5 本文的主要內(nèi)容和研究方法23-24
• 1.6 本章小結(jié)24-26
• 第二章 跌坎型底流消能工的三維數(shù)值模擬26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)26-34
• 2.2.1 FLUENT簡介26-27
• 2.2.2 紊流模型在FLUENT中的應(yīng)用27-30
• 2.2.3 離散化方法30-31
• 2.2.4 網(wǎng)格生成31
• 2.2.5 數(shù)值模擬的計算方法31
• 2.2.6 自由液面的處理方法31-32
• 2.2.7 邊界條件32-34
• 2.3 數(shù)學(xué)模型的建立與網(wǎng)格的劃分34-36
• 2.3.1 建立數(shù)學(xué)模型34-35
• 2.3.2 邊界條件的設(shè)定35-36
• 2.3.3 自由水面的處理36
• 2.4 跌坎型底流消能工的模型試驗36
• 2.5 數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗結(jié)果對比分析36-42
• 2.5.1 自由水面線對比分析36-38
• 2.5.2 消力池底板壓力對比分析38-39
• 2.5.3 消力池側(cè)邊墻壓力對比分析39-41
• 2.5.4 消力池臨底流速對比分析41-42
• 2.6 本章小結(jié)42-44
• 第三章 反弧式跌坎型底流消能工的FLUENT數(shù)值模擬44-70
• 3.1 引言44-45
• 3.2 數(shù)學(xué)模型45-46
• 3.2.1 控制方程45-46
• 3.2.2 離散方法及水面線處理方法46
• 3.3 反弧式跌坎型底流消能工水力特性分析46-61
• 3.3.1 反弧式跌坎型底流消能工的流態(tài)分析46-51
• 3.3.2 反弧式跌坎型底流消能工底板壓力分布51-56
• 3.3.3 反弧式跌坎型底流消能工臨底流速分析56-61
• 3.4 尾坎高度的變化對反弧式跌坎型底流消能工水力特性的作用61-68
• 3.4.1 尾坎高度對反弧式跌坎型底流消能工水流流態(tài)的作用61-63
• 3.4.2 尾坎高度對反弧式跌坎型底流消能工底板壓力的作用63-66
• 3.4.3 尾坎高度對反弧式跌坎型底流消能工臨底流速的作用66-68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 第四章 反弧式跌坎型底流消能工的水工模型試驗70-90
• 4.1 引言70
• 4.2 模型試驗簡介70-73
• 4.2.1 模型試驗?zāi)康募皽y量內(nèi)容70
• 4.2.2 試驗?zāi)Ｐ偷牟贾?/span>70-72
• 4.2.3 模型試驗工況的擬定72-73
• 4.3 反弧式跌坎型底流消能工的水力特性分析73-82
• 4.3.1 反弧式跌坎型底流消能工水流流態(tài)分析73-76
• 4.3.2 反弧式跌坎型底流消能工底板壓力的分布76-79
• 4.3.3 反弧式跌坎型底流消能工臨底流速分布79-82
• 4.4 尾坎高度的變化對反弧式跌坎型底流消能工水力特性的作用82-87
• 4.4.1 尾坎高度對反弧式跌坎型底流消能工水流流態(tài)的作用82-84
• 4.4.2 尾坎高度對反弧式跌坎型底流消能工底板壓力的作用84-85
• 4.4.3 尾坎高度對反弧式跌坎型底流消能工臨底流速的作用85-87
• 4.5 模型試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析87-88
• 4.6 本章小結(jié)88-90
• 第五章 不同反弧入水仰角反弧式跌坎型底流消能工水力特性的數(shù)值模擬90-106
• 5.1 引言90
• 5.2 不同反弧入水仰角反弧式跌坎型底流消能工水力特性分析90-100
• 5.2.1 不同反弧入水仰角反弧式跌坎型底流消能工流態(tài)分析90-94
• 5.2.2 不同反弧入水仰角反弧式跌坎型底流消能工底板壓力分布94-97
• 5.2.3 不同反弧入水仰角反弧式跌坎型底流消能工臨底流速分布97-100
• 5.3 不同入射角度對反弧式跌坎型底流消能工水力特性的作用100-104
• 5.3.1 不同入射角度對反弧式跌坎型底流消能工流態(tài)的作用100-102
• 5.3.2 不同入射角度對反弧式跌坎型底流消能工底板壓力的作用102-103
• 5.3.3 不同入射角度對反弧式跌坎型底流消能工底板臨底流速的作用103-104
• 5.4 本章小結(jié)104-106
• 第六章 總結(jié)與展望106-108
• 6.1 總結(jié)106-107
• 6.2 展望107-108
• 致謝108-110
• 參考文獻110-114
• 附錄 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的項目114

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：反弧式跌坎底流消能工的FLUENT數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：441017