本文關(guān)鍵詞：蜀河水電站水工模型試驗(yàn)和航運(yùn)壩段三維數(shù)值模擬

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【摘要】：水能是自然界賦予我們?nèi)祟?lèi)最寶貴的可再生能源。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)電能的需求量也越來(lái)越大。2005年之前我國(guó)的水電事業(yè)迅速發(fā)展,其水電的發(fā)電量平均七年就翻一倍,水電站的數(shù)量和規(guī)模也越來(lái)越大。在水電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)泄水建筑物水力特性的研究主要是依靠水工模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法。水工模型試驗(yàn)方法其過(guò)程與實(shí)際水流更加接近,得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也比較可靠;數(shù)值模擬方法速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、花費(fèi)少,且便于設(shè)計(jì)方案的比較。因此,水工模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)合就成為研究水利工程中泄流問(wèn)題的重要方法。本文以蜀河水電站工程為研究對(duì)象,利用CATIA軟件建立了數(shù)值模擬區(qū)域的三維模型圖;利用ANSYS ICEM采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行了網(wǎng)格劃分;在FLUENT軟件中以標(biāo)準(zhǔn)的k—ε湍流模型,采用VOF法追蹤自由液面,對(duì)航運(yùn)壩段進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。主要結(jié)論如下:(1)通過(guò)對(duì)航運(yùn)壩段的三維數(shù)值模擬得到了在校核工況、20年一遇工況和常遇洪水三種工況下的泄流能力、過(guò)流建筑物內(nèi)的水流現(xiàn)象和水流結(jié)構(gòu),并與水工模型試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明數(shù)值模擬數(shù)據(jù)和水工模型試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較相符。說(shuō)明數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果可信,可以為實(shí)際工程建設(shè)提供一些指導(dǎo)性的建議。(2)通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得出航運(yùn)壩段下游排架分別在校核工況、20年一遇工況和常遇洪水工況下升船機(jī)排架的四面所承受的動(dòng)水壓力以及分布規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 紊流模型 水工模型試驗(yàn) VOF方法 動(dòng)水壓力
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TV131.61
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究的背景、目的和意義9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展10-11
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容11
• 1.4 主要研究方法11-14
• 1.4.1 物理模型試驗(yàn)方法11-12
• 1.4.2 數(shù)值模擬方法12-14
• 第二章 水工模型試驗(yàn)14-34
• 2.1 工程概況14
• 2.2 基礎(chǔ)資料14-15
• 2.3.模型設(shè)計(jì)及制作15-19
• 2.4.水工模型試驗(yàn)結(jié)果及分析19-33
• 2.4.1 樞紐泄流能力率定19-20
• 2.4.2 蜀河水電站樞紐上下游河道水流流態(tài)及流速分布20-28
• 2.4.3 樞紐中流速分布28
• 2.4.4 樞紐下游河床沖刷形態(tài)28-30
• 2.4.5 樞紐中泄洪閘水面線30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 應(yīng)用軟件和紊流數(shù)值計(jì)算理論34-40
• 3.1 應(yīng)用軟件34-35
• 3.1.1 前處理軟件34-35
• 3.1.2 求解軟件35
• 3.1.3 后處理軟件35
• 3.2 數(shù)學(xué)描述35-37
• 3.2.1 湍流的特征35-37
• 3.2.2 方程的離散37
• 3.3 邊界條件的設(shè)置37-39
• 3.3.1 流動(dòng)進(jìn)口邊界條件38
• 3.3.2 流動(dòng)出口邊界條件38
• 3.3.3 壁面邊界條件38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 航運(yùn)壩段三維數(shù)值模擬及分析40-59
• 4.1 三維建模42-44
• 4.1.1 計(jì)算區(qū)域確定43-44
• 4.2 網(wǎng)格劃分及數(shù)值模擬計(jì)算44-45
• 4.2.1 網(wǎng)格劃分44-45
• 4.2.2 計(jì)算方法及邊界條件45
• 4.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比及分析45-58
• 4.3.1 泄流能力46
• 4.3.2 水流流態(tài)46-47
• 4.3.3 水面線47-52
• 4.3.4 壓力分布52-53
• 4.3.5 流速分布53-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-60
• 5.1 本文研究成果59
• 5.2 研究的不足之處59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 作者簡(jiǎn)介64

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1 陳德平;吳金海;楊杰;王飛虎;;復(fù)雜工程條件下的水工模型試驗(yàn)與設(shè)計(jì)優(yōu)化[J];西北水力發(fā)電;2006年S1期

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3 程坤;蜀河水電站水工模型試驗(yàn)和航運(yùn)壩段三維數(shù)值模擬[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

4 劉芬;“渾水水力分離清水裝置”結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：883854