發(fā)布時間：2022-09-17 11:09

　　在水平旋流洞末端增加先收縮后擴散設(shè)施,能夠?qū)π鞫炊蔚乃髌鸬矫黠@的增壓減速作用,同時泄洪洞的整體消能率也能大幅提升。然而,對于這種新型的阻塞式水平旋流泄洪洞,旋轉(zhuǎn)與擴散形成的強剪切水氣混摻兩相流的研究還未成熟。本文依托國家自然科學(xué)基金面上項目——"旋流阻塞與旋流擴散復(fù)合內(nèi)消能工強剪切兩相流水力特性研究”,對阻塞擴散段的水氣兩相流進行了較細致的數(shù)值模擬研究,采用Realizable k-ε雙方程紊流模型和Mixture兩相流模型進行模擬。主要研究成果如下:（1）對水氣兩相流的數(shù)值模擬方法進行了細致的研究與討論,選擇了一套適用于本文強旋轉(zhuǎn)水氣兩相流流動的模擬條件。（2）對阻塞擴散段兩相流基本水力特性的變化規(guī)律進行了描述和分析,包括:流態(tài),空腔直徑,壓強,流速,紊動能及耗散率。（3）阻塞式水平旋流泄洪洞的總消能率可達到80%以上,其中,本文研究的阻塞擴散段及導(dǎo)流洞前段的消能率幾乎占總消能率的一半,消能效果明顯。（4）在擴散段和導(dǎo)流洞前段的負壓范圍內(nèi),水流空化數(shù)較小,存在發(fā)生空化的風險,但該段水流為水氣兩相流,摻氣充分而均勻,空蝕破壞的可能性將大大降低。（5）通過分析流態(tài)、流速及摻氣濃度,認... 

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 水平旋流泄洪洞的研究進展
    1.3 阻塞式水平旋流泄洪洞的提出和研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容和技術(shù)路線
2 紊流數(shù)值模擬的理論探討與方法選擇
    2.1 紊流數(shù)值模擬方法
    2.2 紊流模型
    2.3 數(shù)值離散方法
    2.4 數(shù)值計算方法
    2.5 邊界條件和近壁面處理
        2.5.1 進、出口位置
        2.5.2 渦旋與柱狀渦旋
        2.5.3 邊界條件
        2.5.4 近壁面處理
    2.6 網(wǎng)格生成
    2.7 本章小結(jié)
3 水氣兩相流模擬的理論探討與方法選擇
    3.1 水氣兩相流的主要模型
        3.1.1 均相流模型
        3.1.2 兩相流擴散模型
        3.1.3 雙流體模型
    3.2 水氣兩相流的數(shù)值模擬
        3.2.1 VOF模型
        3.2.2 Mixture模型
        3.2.3 Eulerian模型
        3.2.4 兩相流模型討論
    3.3 相間曳力系數(shù)模型
    3.4 氣泡特征直徑
    3.5 本章小結(jié)
4 阻塞擴散段水氣兩相流的數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)值計算條件
        4.1.1 試驗工況
        4.1.2 數(shù)學(xué)模型
        4.1.3 計算域、網(wǎng)格劃分、邊界條件與計算方法
    4.2 阻塞擴散段水氣兩相流的水力特性
        4.2.1 流態(tài)
        4.2.2 旋流空腔直徑
        4.2.3 壓強
        4.2.4 流速
        4.2.5 紊動能與耗散率
    4.3 消能特性
        4.3.1 基于組合渦分布的空腔旋轉(zhuǎn)能量計算
        4.3.2 消能率計算
    4.4 空化特性
        4.4.1 水流空化數(shù)
        4.4.2 水流摻氣濃度
        4.4.3 摻氣減蝕
    4.5 阻塞擴散段水流摻氣機理
        4.5.1 水躍流自由面摻氣
        4.5.2 旋流水躍摻氣
    4.6 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]泄洪洞內(nèi)具有阻塞與擴散段的水平旋流消能方式水力特性的試驗與數(shù)值模擬（2）[J]. 葛晨,牛爭鳴,李奇龍,藺娜.  水力發(fā)電學(xué)報. 2015(01)
[2]泄洪洞內(nèi)具有阻塞與擴散段的水平旋流消能方式水力特性的試驗與數(shù)值模擬（1）[J]. 李奇龍,牛爭鳴,葛晨,朱靜,藺娜.  水力發(fā)電學(xué)報. 2014(05)
[3]水躍流自由面摻氣過程數(shù)值仿真研究[J]. 向敏,屠基元,張為華.  工程熱物理學(xué)報. 2014(10)
[4]基于SIMPLE算法求解Navier-Stokes方程[J]. 王光蘭,楊克儉.  現(xiàn)代計算機(專業(yè)版). 2011(05)
[5]豎井進流水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)消能泄洪洞的數(shù)值模擬[J]. 曹雙利,牛爭鳴,付波,吳小麗.  西安理工大學(xué)學(xué)報. 2009(03)
[6]豎井進流水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)消能泄洪洞水力特性的數(shù)值模擬[J]. 付波,牛爭鳴,李國棟,曹雙利.  水動力學(xué)研究與進展A輯. 2009(02)
[7]生態(tài)環(huán)境友好的消能技術(shù)——內(nèi)消能的研究與應(yīng)用[J]. 高季章,董興林,劉繼廣.  水利學(xué)報. 2008(10)
[8]旋流阻塞復(fù)合式泄洪洞的水力特性（2）[J]. 牛爭鳴,安豐勇,余挺,周永,付波.  長江科學(xué)院院報. 2008(04)
[9]阻塞對水平旋流泄洪洞水力特性的影響[J]. 安豐勇,付波,牛爭鳴,張宗孝,史妍維.  西安理工大學(xué)學(xué)報. 2008(02)
[10]旋流阻塞復(fù)合式泄洪洞的水力特性（1）[J]. 牛爭鳴,安豐勇,周永,余挺,付波.  長江科學(xué)院院報. 2008(02)

碩士論文
[1]下游淹沒條件下水平旋流復(fù)合式內(nèi)消能泄洪洞的試驗研究[D]. 楊健.西安理工大學(xué) 2009



本文編號：3679113