發(fā)布時間：2018-12-06 20:07

【摘要】：深筒式消力井是一種適合高水頭、小流量的消能方式,這種消力井具有消能效率高和施工簡單的特點。水流進入井內(nèi)出現(xiàn)相互混滲、碰撞、剪切等現(xiàn)象。水流紊動,使水流層之間產(chǎn)生相對移動,由于流體存在黏滯性,液體之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力,從而達到消能目的。由于井內(nèi)水流流態(tài)比較復雜,消能效率與水流平順之間存在著相互矛盾的問題。因此,本文是通過對深筒式消力井消能效果與水流平順之間的平衡關(guān)系進行研究,即達到消能效率高,又能使消力井穩(wěn)定,不會造成太大的波動。本研究是通過理論分析與室內(nèi)試驗相結(jié)合的方式進行。通過理論分析,提出消力井消能的基本設(shè)想方案,再結(jié)合室內(nèi)試驗的方法去驗證這些基本方案,最終確定達到最佳消能的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),為工程的實際應(yīng)用提供指導。并對優(yōu)化后的消力井內(nèi)部的水流流態(tài)進行數(shù)值模擬。(1)通過對傳統(tǒng)式消力井進行理論分析,了解了消力井消能的基本機理、消能效果及井內(nèi)水流流態(tài)的變化規(guī)律,從而為后期改進型消力井的研究奠定基礎(chǔ)。通過傳統(tǒng)式消力井研究發(fā)現(xiàn):閘板閥的消能比重隨流量的增加而減少,消力井的消能比重隨流量的增加而增加;當流量增加到一定程度時,閘板閥和消力井的消能比重均趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值,不再發(fā)生改變;在工況為小流量的情況下,閘板閥消耗了大約83%的能量,而消力井僅消耗了17%的能量,說明了閘板閥才是消力井消能的關(guān)鍵部位;同時井底中央處的壓強大于井內(nèi)的靜水壓強,呈現(xiàn)沖刷狀態(tài);而井底靠近井壁處的壓強小于井內(nèi)的靜水壓強,呈現(xiàn)負壓狀態(tài)。(2)對傳統(tǒng)式消力井研究發(fā)現(xiàn),井底中央處的壓強隨著流量的增加而增加,井底靠近井壁處的壓強隨流量的增加而減小。而采用多孔噴頭式改進型消力井,不僅使井底各處的壓強趨于平穩(wěn),而且消能效果比傳統(tǒng)式消力井更優(yōu),井內(nèi)內(nèi)部水流流態(tài)更加平穩(wěn),同時噴射出流出水處設(shè)置的套筒閥更加方便實際工程的管理。(3)由于目前傳統(tǒng)式消力井對井底造成的不利影響,提出對消力井進行改進,通過室內(nèi)試驗研究發(fā)現(xiàn):改進型消力井的消能效率隨流量的增加而增加,當流量增加到一定程度時,消力井的消能率開始趨于一個穩(wěn)定數(shù)值,不再發(fā)生變化。在相同開孔率條件下,多孔噴頭的最佳開孔間距比為2.5時,此時的消能效果最佳。(4)改進型消力井在增加溢流擋板后,增加了平流穩(wěn)壓井,出水管口處的水流流態(tài)比傳統(tǒng)式消力井更加平穩(wěn);在保證流量一定情況下,出水管的位置高程布置在最低處時,平流穩(wěn)壓井的消能效果達到最佳。在小流量下,平流穩(wěn)壓井具有一定的消能效果;隨著管道流量的增加,消力井井筒的自由水面與平流穩(wěn)壓井的自由水面高程相等時,平流穩(wěn)壓井的消能效果完全消失。(5)消力井結(jié)構(gòu)雖然簡單,但是井內(nèi)水流流態(tài)比較紊亂。改進后的消力井消能效率更加明顯,水流之間的混摻、碰撞更加劇烈。通過數(shù)值模擬描述了井內(nèi)水流流體的時均流速與紊流特征,確定消力井邊界條件。根據(jù)封閉紊流邊界條件,對消力井井內(nèi)水流流態(tài)進行模擬,為消力井消能機理的研究提供了一種方法。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV653.5;TV135.2

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本文編號：2366584