【摘要】：泄水建筑物的消能防沖問題對(duì)于整個(gè)水利樞紐的安全、正常運(yùn)行至關(guān)重要�，F(xiàn)實(shí)中的泄洪沖沙過(guò)程內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜,且具有顯著的三維特征;常規(guī)的試驗(yàn)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(jìn)行泄水建筑物泄洪與沖沙過(guò)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(guò)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(guò)程的規(guī)律;新型消能工體型優(yōu)化設(shè)計(jì);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(yàn)、研究成果的基礎(chǔ)上,采用三維數(shù)值模擬的方法對(duì)泄洪與沖沙過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步模擬研究,以期加深對(duì)這些問題的認(rèn)識(shí)。本文采用商業(yè)CFD軟件FLOW-3D進(jìn)行三維數(shù)值模擬,主要進(jìn)行了三方面研究:沉沙池沖沙過(guò)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(zhǔn)確模擬了沉沙池沖沙過(guò)程,優(yōu)化了運(yùn)行工況:沉沙池中的沖沙過(guò)程是復(fù)雜的固-液兩相流瞬態(tài)過(guò)程,所以通過(guò)數(shù)值模擬研究該過(guò)程對(duì)沉沙池的體型設(shè)計(jì)、布置優(yōu)化以及運(yùn)行工況選取都具有重要意義。首先對(duì)經(jīng)典模沖沙問題進(jìn)行了計(jì)算,在保證結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好的基礎(chǔ)上,對(duì)某一具體工程的沉沙池沖沙過(guò)程進(jìn)行模擬,通過(guò)將不同工況的沖沙效率進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)沉沙池運(yùn)行方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.研究了寬尾墩消能機(jī)理并對(duì)其體型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)寬尾墩收縮比不變時(shí),過(guò)壩水流流態(tài)會(huì)因?yàn)閷捨捕瘴捕苏劢堑淖兓兓?影響到寬尾墩的消能效果。本文針對(duì)具體工程,采用數(shù)值模擬方法在具體水力條件下對(duì)不同寬尾墩尾端折角對(duì)消能效果的影響進(jìn)行分析,得到寬尾墩在不同尾端折角下消能效果變化機(jī)理,給出來(lái)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(duì)泄洪閘門的調(diào)度順序進(jìn)行了優(yōu)化分析閘門調(diào)度順序會(huì)直接影響到下泄水流流態(tài),進(jìn)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(duì)水工建筑物安全十分重要。本文在前面數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了閘門調(diào)度對(duì)消力池底板沖擊和下游沖刷的影響,進(jìn)而得到較優(yōu)的閘門調(diào)度方案。本文準(zhǔn)確模擬泄洪沖沙過(guò)程,為進(jìn)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(shí)為泄水建筑物的體型設(shè)計(jì)、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(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV135.2;TV14
【圖文】：

圖３－１閘孔沖沙模型試驗(yàn)示意圖逡逑

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本文編號(hào)：2803358