排沙漏斗是利用螺旋流具有強(qiáng)烈的水沙分離效果進(jìn)行二次排沙的水工建筑物,具有截沙率高,耗水率低的特點(diǎn)。本文以陜西省東雷抽黃灌區(qū)擬建的三并聯(lián)排沙漏斗為工程背景,采用數(shù)值模擬的方法研究了漏斗室內(nèi)部流場(chǎng)組成及三維流速分布等水力特性,得到了全面詳細(xì)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)信息,并據(jù)此分析了排沙漏斗的排沙機(jī)理。本文研究對(duì)排沙漏斗工程設(shè)計(jì)及其運(yùn)行管理具有重要意義。首先,利用經(jīng)典的排沙漏斗物理模型試驗(yàn)成果,對(duì)選用的三維數(shù)值模型進(jìn)行了驗(yàn)證計(jì)算,結(jié)果顯示計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好,說明了所選模型的可靠性和適應(yīng)性。然后,針對(duì)排沙漏斗水流三維性強(qiáng)且具有水氣兩相流的特點(diǎn),選用大渦模型和VOF法對(duì)東雷抽黃三種進(jìn)口流量的排沙漏斗進(jìn)行了數(shù)值研究,選擇有限體積法和SIMPLE算法求解。最后,分析了不同流量排沙漏斗內(nèi)部的切向、徑向和軸向流速分布等水力特性。得出的主要結(jié)論如下:（1）各種進(jìn)口流量情況下,漏斗室中心和兩側(cè)邊壁附近區(qū)域,切向速度沿著徑向方向減小,呈自由渦的特征;但是在其他區(qū)域,切向速度沿著徑向方向增大,呈強(qiáng)迫渦的特征。（2）在無懸板一側(cè)產(chǎn)生了二次流,上層水流向漏斗室邊壁運(yùn)動(dòng),下層錐形區(qū)域水流向漏斗中心運(yùn)動(dòng)。其中,流量為Q1=20m... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

東雷抽黃灌區(qū)平面圖

1緒論3變電站29座：其中局管變電站25座；架設(shè)輸電線路19條，長260.70km，其中局管輸電線路4條，長62.39km。圖1-2總干渠地貌Fig.1-2Watertransferprojectlandform東雷抽黃工程始建于“文革”末期，是一項(xiàng)邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊”工程。該工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，質(zhì)量不好，設(shè)施欠缺，特別是受黃河泥沙影響，灌區(qū)工程設(shè)施及機(jī)電設(shè)備磨蝕嚴(yán)重、老化破損，水泵效率下降；大部分電力設(shè)備已屬淘汰產(chǎn)品，耗能高、成本大；渠道淤積，致使輸水能力嚴(yán)重衰減；量、配水設(shè)施簡陋，調(diào)配水手段落后，灌區(qū)自動(dòng)化嚴(yán)重滯后，直接影響到灌區(qū)的自我維持和工程效益的充分發(fā)揮。灌區(qū)作為陜西省主要經(jīng)濟(jì)作物來源基地，主要生產(chǎn)小麥、玉米、棉花、油菜和蘋果等農(nóng)作物。在抽黃工程投入運(yùn)行以前，灌區(qū)作物以小麥、豆類等旱作為主，糧食畝產(chǎn)133kg，糧經(jīng)作物種植比例為8:2，復(fù)種指數(shù)106%。經(jīng)過三十多年的灌溉運(yùn)行，灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)得到了較快調(diào)整，目前糧經(jīng)作物種植比例為7:3，復(fù)種指數(shù)150%左右，其中小麥60%，玉米45%，棉花15%，果樹10%，夏雜作物10%，秋雜10%；灌區(qū)小麥平均單產(chǎn)240kg，棉花35kg，玉米310kg，果樹650kg。2010年灌區(qū)糧食總產(chǎn)2.89億kg，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值5.92億元，人均純收入3722元。目前，灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的主要問題是：灌區(qū)水利基礎(chǔ)設(shè)施老化嚴(yán)重，田間工程配套不全，灌溉保證率下降，農(nóng)作物的適時(shí)適量灌溉難以保證，不能適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程需求，更難以適應(yīng)國家當(dāng)前日益加快的新農(nóng)村建設(shè)步伐。

1緒論9排沙漏斗工程主要包括進(jìn)水涵洞、漏斗室、出水渠道、排沙廊道、測(cè)流橋等水工建筑物。三座漏斗1#、2#、3#的進(jìn)水箱涵長度分別為25.90m、18.60m、22.90m，箱涵進(jìn)口處設(shè)進(jìn)水閘，壓力箱涵為雙孔，單孔寬2.50m×高1.50m。排沙漏斗下部為圓錐形，錐度1:5，上口直徑30.00m，下口直徑2.00m。懸板寬為6.00m，懸板一端固結(jié)在邊壁上，另一端采用塔架懸吊。沿排沙漏斗外壁，布置出水集水槽，縱坡為1/500，斷面寬在1#漏斗側(cè)為3.00m、2#漏斗側(cè)為5.00m、3#漏斗側(cè)為7.00m，壁厚0.50m。為便于進(jìn)行排沙效果的水力觀測(cè)，在每座排沙漏斗上均修造觀測(cè)橋一座，凈跨度為30.00m，橋?qū)挒?.00m。本文借鑒以往相關(guān)的數(shù)值模擬經(jīng)驗(yàn)，采用流體力學(xué)軟件ANSYSFLUENT，建立三維數(shù)值模型，研究排沙漏斗內(nèi)流場(chǎng)分布規(guī)律并探索其排沙機(jī)理。數(shù)值模擬成本少，花費(fèi)時(shí)間少，信息完整，仿真力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)可以為排沙漏斗內(nèi)部三維流場(chǎng)研究提供指導(dǎo)。該研究成果可為其他灌區(qū)解決類似泥沙問題提供參考，因此，本課題的探究具有很強(qiáng)的理論意義和工程價(jià)值。圖1-2群英隧洞出口泥沙淤積示意圖Fig.1-2SedimentdepositionatQunyingtunneloutlet


本文編號(hào)：3246047