本文關(guān)鍵詞：破罡湖閘站樞紐工程水動力特性研究

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【摘要】：破罡湖閘站樞紐工程位于安徽省安慶市破罡湖東側(cè),具有排湖、排圩以及自排和反向引水等功能,采用中間站、兩側(cè)閘的典型閘站結(jié)合布置型式。與采用水閘、泵站分建方式的樞紐相比,閘站結(jié)合樞紐占地面積小,管理集中方便,但水流流態(tài)相對復(fù)雜。而水流流態(tài)對水泵機(jī)組的安全、高效運(yùn)行影響較大。同時(shí),結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致過流能力及下游消能防沖計(jì)算較為困難。基于此,本文對破罡湖閘站樞紐工程水動力特性進(jìn)行分析與研究,并提出相應(yīng)優(yōu)化建議,具有重要的工程意義。本研究采用模型試驗(yàn)方法分析破罡湖閘站樞紐工程各運(yùn)行工況下前池流態(tài)、流速分布情況。根據(jù)水工模型試驗(yàn)規(guī)程,采用正態(tài)模型,按照重力相似準(zhǔn)則選定1：45試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅瘸�。模型采用架空結(jié)構(gòu),根據(jù)糙率相似準(zhǔn)則,選用PVC灰板及透明有機(jī)玻璃板作為模型材料,利用管道泵及進(jìn)出水池形成循環(huán)供水系統(tǒng)。試驗(yàn)中,通過LDY型電磁流量計(jì)測量流量；通過LGY-Ⅱ型流速儀測量流速；通過水準(zhǔn)儀、測壓管、鋼尺等測量水位；采用化學(xué)示蹤粒子和塑料懸浮粒子分別演示水流底層及面層流態(tài)分布。本研究包括如下工況：自排工況、抽排湖工況、抽排圩工況及排湖排圩工況。分別測得各運(yùn)行工況下流態(tài)分布及部分典型工況下流速分布情況。試驗(yàn)結(jié)果表明：自排工況、抽排湖工況及排湖排圩工況下流態(tài)相對較好,在抽排圩工況下面層、底層流態(tài)相對混亂。在排湖前池及排圩前池設(shè)置導(dǎo)流墩后,自排工況、抽排湖工況及排湖排圩工況下,面層及底層流態(tài)變化較��；抽排圩工況下面層流態(tài)變化不大,而底層流態(tài)改善效果明顯。本研究測試了排澇進(jìn)水涵、前池連通閘、自排流道的過流能力,并分別繪制出了相應(yīng)的水位差～流量關(guān)系曲線,得到通過設(shè)計(jì)流量為30m3/s、17m3/s、158 m3/s時(shí)所需要的上下游水位差分別為0.11m、0.08m、0.18m,滿足設(shè)計(jì)要求。研究中通過對破罡湖閘下游消能狀態(tài)觀測,認(rèn)為其消能防沖設(shè)施布置合理。本研究結(jié)合數(shù)值模擬方法,利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT,對匯水箱出水流道下方翼墻采用平順形式連接、豎直向采用向下斜坡連接的優(yōu)化方案進(jìn)行流態(tài)分析。計(jì)算結(jié)果表明匯水箱內(nèi)回旋現(xiàn)象顯著改善。破罡湖閘站樞紐工程流態(tài)研究對今后類似的多功能閘站結(jié)合水利樞紐工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：破罡湖閘站 水動力特性 模型試驗(yàn) 數(shù)值模擬 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV135
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 主要符號說明9-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究目的和意義10-11
• 1.2 閘站結(jié)合布置類型11-12
• 1.3 閘站結(jié)合樞紐工程研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 模型試驗(yàn)12-13
• 1.3.2 數(shù)值模擬13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 破罡湖閘站樞紐工程水工模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)15-25
• 2.1 模型設(shè)計(jì)與制作15-20
• 2.1.1 相似準(zhǔn)則15-17
• 2.1.2 模型材料及布置17-18
• 2.1.3 模型制作18-20
• 2.2 模型試驗(yàn)量測設(shè)備20-22
• 2.3 試驗(yàn)方法22-25
• 3 前池流態(tài)試驗(yàn)研究25-40
• 3.1 工況組合方式25-26
• 3.2 自排工況26-28
• 3.3 抽排湖工況28-31
• 3.3.1 抽排湖工況一(1號至6號機(jī)組運(yùn)行)28-30
• 3.3.2 抽排湖工況二(1號至4號機(jī)組運(yùn)行)30-31
• 3.4 抽排圩工況31-37
• 3.4.1 抽排圩工況一(5號、6號機(jī)組運(yùn)行)31-32
• 3.4.2 抽排圩工況二(1號、5號機(jī)組運(yùn)行)32-34
• 3.4.3 抽排圩工況三(4號、6號機(jī)組運(yùn)行)34-35
• 3.4.4 抽排圩工況四(2號、6號機(jī)組運(yùn)行)35-36
• 3.4.5 抽排圩工況五(2號、5號、6號機(jī)組運(yùn)行)36-37
• 3.5 排湖排圩工況(1號至6號機(jī)組運(yùn)行)37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 4 前池流態(tài)優(yōu)化試驗(yàn)研究40-48
• 4.1 排湖前池流態(tài)優(yōu)化40-43
• 4.1.1 流態(tài)優(yōu)化方案40-42
• 4.1.2 流態(tài)優(yōu)化結(jié)果分析42-43
• 4.2 排圩前池流態(tài)優(yōu)化43-46
• 4.2.1 流態(tài)優(yōu)化方案43-45
• 4.2.2 流態(tài)優(yōu)化結(jié)果分析45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-48
• 5 涵閘過流能力及下游消能防沖試驗(yàn)研究48-53
• 5.1 排澇進(jìn)水涵過流能力研究48-49
• 5.2 前池連通閘過流能力研究49-50
• 5.3 自排流道過流能力研究50
• 5.4 破罡湖閘下游消能防沖分析50-52
• 5.4.1 自排設(shè)計(jì)工況下游消能防沖分析51
• 5.4.2 自排校核工況下游消能防沖情況研究51-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 6 出水段流態(tài)數(shù)值模擬53-64
• 6.1 軟件簡介53-54
• 6.2 數(shù)學(xué)模型54-55
• 6.2.1 模擬范圍54
• 6.2.2 幾何建模54
• 6.2.3 計(jì)算區(qū)域及邊界條件54-55
• 6.3 網(wǎng)格生成55-56
• 6.4 模擬結(jié)果和分析56-62
• 6.4.1 水平剖面流場圖57-58
• 6.4.2 縱剖面流場圖58-60
• 6.4.3 橫剖面流場圖60-62
• 6.5 本章小結(jié)62-64
• 7 總結(jié)與展望64-66
• 7.1 總結(jié)64-65
• 7.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：860557