本文關(guān)鍵詞：某階梯溢洪道的水流水力特性數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了充分研究某階梯溢洪道的水流水力特性,本文在CAD中建立階梯溢洪道的計(jì)算區(qū)域,采用ANSYS ICEM CFD軟件劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,應(yīng)用FLUENT,采用k-ε模型模擬紊流和VOF法追蹤自由水面,分別在不同工況下對階梯溢洪道進(jìn)行整體三維流場數(shù)值模擬。將水面高程、底板壓強(qiáng)、斷面流速及消能率的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,兩者吻合良好。為避免臺(tái)階空蝕空化、沖刷破壞和保證消能充分,提出了臺(tái)階、消力池及消力墩的聯(lián)合消能的溢洪道。研究表明本文所采用的三維數(shù)值模擬區(qū)域和計(jì)算方法能夠較準(zhǔn)確地反映階梯溢洪道的水流流場特性,快速提供更加細(xì)膩、完整的流場信息,且能為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。主要研究成果有：(1)關(guān)于水流流態(tài)。階梯溢洪道上為滑行水流,臺(tái)階內(nèi)的漩渦順時(shí)針旋滾。溢洪道坡度為15.9°,是緩坡。上一級臺(tái)階邊緣的尾流干擾相鄰下一級臺(tái)階水流流態(tài),使下一級臺(tái)階內(nèi)形成三維不穩(wěn)定回流,形成“尾流-臺(tái)階相干擾”型滑行水流。(2)關(guān)于壓強(qiáng)。每個(gè)臺(tái)階上壓強(qiáng)分布均勻且規(guī)律相同。當(dāng)臺(tái)階內(nèi)有水流旋滾時(shí),水流沖擊水平段,產(chǎn)生最大正壓；背離臺(tái)階鉛直面,產(chǎn)生最大負(fù)壓。當(dāng)臺(tái)階內(nèi)無水流旋滾時(shí),豎直面產(chǎn)生較小負(fù)壓或者不產(chǎn)生負(fù)壓。(3)關(guān)于流速。典型斷面中垂線水深流速分布規(guī)律是在固壁面上流速為零,越接近水面流速越大,直至水面為最大。臺(tái)階凹角處存在漩渦,漩渦中心速度趨近于零,向外逐漸增大,至自由水面流速為最大值。(4)關(guān)于消能率。階梯末端消能率均已達(dá)到80%以上,說明階梯消能效果顯著。但是,隨著上游水頭的增大,水流和臺(tái)階碰撞消耗的能量占總能量比重減小,壩面的消能率反而降低。聯(lián)合消能的階梯溢洪道消能率達(dá)到95%以上,效果理想；消力墩之后的水流流速較小,流態(tài)穩(wěn)定,可作為解決今后實(shí)際工程中消能問題的新措施。
【關(guān)鍵詞】：階梯溢洪道 紊流模型 VOF模型 水力特性 聯(lián)合消能
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV651.1;TV135.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 問題的提出10-14
• 1.1.1 國內(nèi)外階梯溢洪道的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.1.2 階梯溢洪道研究中存在的問題14
• 1.1.3 本課題研究問題的提出14
• 1.2 研究階梯溢洪道數(shù)值模擬的目的和意義14-15
• 1.3 本課題的主要研究方法15
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 2 紊流數(shù)值模擬理論與方法16-25
• 2.1 基本控制方程16
• 2.2 數(shù)值離散方法16-17
• 2.3 紊流模型17-20
• 2.3.1 紊流的基本方程17
• 2.3.2 紊流的數(shù)值模擬方法簡介17-18
• 2.3.3 零方程模型18
• 2.3.4 一方程模型18-19
• 2.3.5 兩方程模型19-20
• 2.4 自由表面處理方法20-21
• 2.5 流場數(shù)值計(jì)算方法21-23
• 2.5.1 SIMPLE算法21-22
• 2.5.2 SIMPLEC算法22
• 2.5.3 PISO算法22-23
• 2.6 主要使用軟件簡介23-24
• 2.6.1 ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格劃分軟件概述23-24
• 2.6.2 FLUENT流體力學(xué)軟件概述24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 3 階梯溢洪道的數(shù)值模擬25-45
• 3.1 工程概況25
• 3.2 水工模型試驗(yàn)簡介25-27
• 3.2.1 模型范圍與模型比尺25-27
• 3.2.2 模型試驗(yàn)主要內(nèi)容27
• 3.3 階梯溢洪道三維數(shù)值模擬27-31
• 3.3.1 計(jì)算方法27
• 3.3.2 模型建立及網(wǎng)格劃分27
• 3.3.3 選擇計(jì)算模型及求解器類型27-30
• 3.3.4 設(shè)定邊界條件30
• 3.3.5 求解30-31
• 3.4 計(jì)算結(jié)果分析31-43
• 3.4.1 實(shí)測階梯溢洪道的泄流能力31-33
• 3.4.2 水面高程33-36
• 3.4.3 底板壓強(qiáng)36-40
• 3.4.4 斷面流速40-42
• 3.4.5 消能率計(jì)算42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 4 階梯溢洪道聯(lián)合消能的數(shù)值模擬45-69
• 4.1 聯(lián)合消能方案的提出和內(nèi)容45-47
• 4.2 計(jì)算方法47-49
• 4.3 計(jì)算區(qū)域模型修改及網(wǎng)格劃分49-50
• 4.4 計(jì)算結(jié)果分析50-68
• 4.4.1 水流流態(tài)50-56
• 4.4.2 水面高程56-58
• 4.4.3 底板壓強(qiáng)58-60
• 4.4.4 斷面流速60-66
• 4.4.5 消能率計(jì)算66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 結(jié)論與展望69-72
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：某階梯溢洪道的水流水力特性數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：458149