在水利工程中,大單寬、低弗勞德數(shù)引起的振蕩水躍一直是比較難解決的問題。本文針對因客觀條件限制而無法通過改變消力池幾何尺寸來消除大單寬、低弗勞德數(shù)引起的振蕩水躍問題,嘗試在擴(kuò)散段末增加收縮墩,形成收縮墩-跌坎聯(lián)合消能工來解決這一難題。本文采用模型試驗與數(shù)值模擬的方法,研究了該聯(lián)合消力池在不同下游水位下消力池內(nèi)流態(tài)及水力特性的變化,分析引起振蕩的原因與避免條件及其消能機(jī)理。主要結(jié)論有:（1）依據(jù)模型試驗與流場模擬結(jié)果,跌坎消力池在大單寬、低弗勞德數(shù)條件下會出現(xiàn)振蕩水躍問題,引起振蕩的原因是來流與池內(nèi)水體在剪切面上形成了不穩(wěn)定大尺度剪切漩渦,相對于固體邊壁,由于增設(shè)跌坎,池內(nèi)形成水墊層,使得該不穩(wěn)定漩渦更加難以抑制,從而造成了池內(nèi)水流的大幅振蕩;模型試驗表明,跌坎消力池在不改變其整體幾何尺寸,僅靠局部體型優(yōu)化或增設(shè)其它輔助消能工,消力池內(nèi)振蕩流態(tài)很難消除。（2）跌坎消力池在池首增加收縮墩后,改變了水流入池條件,淹沒射流入池后與跌坎消力池入池水流混摻后形成橫向、縱向擴(kuò)散和剪切,破壞了入池水流與消力池水墊層面上的不穩(wěn)定大尺度漩渦,消除了池內(nèi)的振蕩流態(tài)。（3）當(dāng)下游水位由高到低變化時,消力池內(nèi)出現(xiàn)... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

伊江水電站表、中孔剖面示意圖

圖 2-2 壁面區(qū)域各子層與相應(yīng)的速度Fig.2-2 the sketch of near wall <5 時，該區(qū)域為粘性底層，該區(qū)域的速度沿壁= 。0 時，流動區(qū)域為對數(shù)律層，該區(qū)域速度沿壁面法為 = ln()1lny1 B Ey ，其中 為 Karman 常常數(shù)。 的三種模型均是高 Re 數(shù)的紊流模型，只適用區(qū)的流動，可采用壁面函數(shù)法和低 Re 數(shù) 模質(zhì)是一組半經(jīng)驗公式，其將壁面上的物理量與紊與高 Re 數(shù)、 模型配合使用。中常用的壁面函數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)和非平衡壁面500 之間，網(wǎng)格尺度遞增系數(shù)不大于 1.2 時，兩種

第二章 數(shù)值模擬理論，使修正后的k 模型可以自動適應(yīng)不同 Re 數(shù)的區(qū)域，這就是近壁面模壁面處理時一種近壁面模型方法，它通過增強(qiáng)壁面處理結(jié)合雙層模型來實要求近壁面網(wǎng)格很密，一般要求 y+<5 和邊界層內(nèi)有 10~15 層網(wǎng)格。且當(dāng)局 數(shù)小于 150 時，就該使用低 Re 數(shù) 模型，而不能在使用高 Re 數(shù) 算。壁面函數(shù)法在劃分網(wǎng)格時不需在壁面加密，能充分節(jié)省計算資源，且計算度滿足要求，因而在工程中應(yīng)用較為廣泛。相反，如采用近壁面模型解決低題，則要求近壁面區(qū)域的網(wǎng)格劃分較為細(xì)密，且越貼近壁面，網(wǎng)格要求越精下網(wǎng)格劃分情況如圖 2-3 所示。本文研究的消力池內(nèi)流動為高 Re 數(shù)流動壁面函數(shù)法進(jìn)行處理。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]蓮花臺水電站消能防沖試驗研究與數(shù)值模擬[D]. 牛坤.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[2]挑流、底流聯(lián)合消能研究[D]. 楊濤.大連理工大學(xué) 2009



本文編號：3231832