【摘要】：泄水建筑物的消能防沖問題對于整個水利樞紐的安全、正常運行至關(guān)重要。現(xiàn)實中的泄洪沖沙過程內(nèi)部流場復(fù)雜,且具有顯著的三維特征;常規(guī)的試驗以及一維、二維模擬方法都難以滿足研究需要,所以采用三維數(shù)值模擬方法進行泄水建筑物泄洪與沖沙過程的模擬研究十分必要�，F(xiàn)有關(guān)于泄水建筑物的泄洪沖沙過程的三維數(shù)值模擬的研究已經(jīng)獲得了諸多成果,但是仍舊存在許多問題尚未很好解決,例如:沉沙池沖沙過程的規(guī)律;新型消能工體型優(yōu)化設(shè)計;閘門調(diào)度順序?qū)ο掠蔚装鍓毫εc河床沖刷的影響。本文在總結(jié)前人經(jīng)驗、研究成果的基礎(chǔ)上,采用三維數(shù)值模擬的方法對泄洪與沖沙過程進行進一步模擬研究,以期加深對這些問題的認識。本文采用商業(yè)CFD軟件FLOW-3D進行三維數(shù)值模擬,主要進行了三方面研究:沉沙池沖沙過程規(guī)律分析,新型非完全寬尾墩消能工體型優(yōu)化分析,閘門調(diào)度順序優(yōu)化分析。具體工作如下:1.準確模擬了沉沙池沖沙過程,優(yōu)化了運行工況:沉沙池中的沖沙過程是復(fù)雜的固-液兩相流瞬態(tài)過程,所以通過數(shù)值模擬研究該過程對沉沙池的體型設(shè)計、布置優(yōu)化以及運行工況選取都具有重要意義。首先對經(jīng)典模沖沙問題進行了計算,在保證結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好的基礎(chǔ)上,對某一具體工程的沉沙池沖沙過程進行模擬,通過將不同工況的沖沙效率進行對比分析,對沉沙池運行方案進行了優(yōu)化設(shè)計。2.研究了寬尾墩消能機理并對其體型進行優(yōu)化設(shè)計當寬尾墩收縮比不變時,過壩水流流態(tài)會因為寬尾墩尾端折角的變化而變化,影響到寬尾墩的消能效果。本文針對具體工程,采用數(shù)值模擬方法在具體水力條件下對不同寬尾墩尾端折角對消能效果的影響進行分析,得到寬尾墩在不同尾端折角下消能效果變化機理,給出來具體工程的最優(yōu)尾端折角角度。3.以減小沖擊與沖刷為條件對泄洪閘門的調(diào)度順序進行了優(yōu)化分析閘門調(diào)度順序會直接影響到下泄水流流態(tài),進而影響到底板壓力和下游沖刷情況,所以合理的閘門調(diào)度對水工建筑物安全十分重要。本文在前面數(shù)值模擬和實驗結(jié)果吻合較好的基礎(chǔ)上進一步分析了閘門調(diào)度對消力池底板沖擊和下游沖刷的影響,進而得到較優(yōu)的閘門調(diào)度方案。本文準確模擬泄洪沖沙過程,為進一步分析泄洪沖刷規(guī)律、泄洪流態(tài)特征提供了可靠的方法;同時為泄水建筑物的體型設(shè)計、布置優(yōu)化以及工況優(yōu)選提供了參考方法,具有較好的工程參考意義。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV135.2;TV14
【圖文】：

圖３－１閘孔沖沙模型試驗示意圖逡逑

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本文編號：2803358