水利建筑工程的興建對河流的生態(tài)環(huán)境會造成一定程度的負面影響,尤其是對于魚類洄游繁殖。最為常見的解決方法是引導魚類通過水力機械而過壩,但與此同時也存在魚類損傷等生物問題。魚在過機時受到的傷害類型有:機械損傷、低壓損傷、高剪切力引起的壓力梯度損傷和空化損傷。國內(nèi)外關(guān)于魚類過機損傷的研究大多以實驗為主,得到了許多魚類損傷研究成果,但由于實驗的局限性和高成本,不能夠進行不同型式水力機械、不同魚種的過魚實驗,故而有必要運用數(shù)值模擬的方法進行該研究。貫流式水輪機多用于流量大、水頭低的常規(guī)電站或潮汐能電站,而使用該型水輪機的河流或海域中的魚類較多,會影響河海的生物圈,特別是魚類的繁衍,因此需要對貫流式水輪機內(nèi)部魚類傷亡機理進行研究,實現(xiàn)水力發(fā)電和生態(tài)系統(tǒng)共贏。本文通過數(shù)值模擬方法對貫流式水輪機過機魚類進行研究,主要側(cè)重于關(guān)注魚類過機時受到的低壓損傷和壓力梯度損傷。相關(guān)研究內(nèi)容如下:（1）本文在研究魚類通過貫流式水輪機時,基于浸沒邊界-格子Boltzmann耦合方法（IB-LBM）建立了魚類通過貫流式水輪機全流道的計算模型,該方法的特點為采用無貼體網(wǎng)格,計算單元為格子,省去了劃分網(wǎng)格的步驟,極大簡化了... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

歐拉網(wǎng)格和拉格朗日網(wǎng)格

2模擬魚類過機的數(shù)值模擬計算方法11LBM和LGA等基于介觀粒子在空間上的離散化計算單元稱為格子，其由離散點笛卡爾分布和離散速度集組成。離散速度集有一個共同的表達方式，即研究問題的維數(shù)和離散速度的個數(shù)，其中代表研究問題的維數(shù)，指離散速度的個數(shù)。此為LBM離散速度的基本模型。對于二維模型，最常見的為29模型，如圖2-2所示，其涉及9個離散速度，且由以下公式表示：(2.16)圖2-2 29模型Fig2-2D2Q9model對于三維模型，315是29拓展而來，格子為立方體，如圖2-3所示。離散格子速度為：(2.17)圖2-3 315模型Fig2-3D3Q15model最常見的為319模型，其也是從29拓展而來的另一種三維模型，如圖2-4所示，其涉及19個離散速度，且由以下公式表示：(0,0)0(1,0),(0,1),(1,0),(0,1)1,2.3,4(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)5,6,7,8iieiiì==í--=----=!"(0,0,0)0(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)1,2.3,4,5,6(1,1,1)7,8,...,13,14iieiiì==í±±±=±±±=!"

2模擬魚類過機的數(shù)值模擬計算方法11LBM和LGA等基于介觀粒子在空間上的離散化計算單元稱為格子，其由離散點笛卡爾分布和離散速度集組成。離散速度集有一個共同的表達方式，即研究問題的維數(shù)和離散速度的個數(shù)，其中代表研究問題的維數(shù)，指離散速度的個數(shù)。此為LBM離散速度的基本模型。對于二維模型，最常見的為29模型，如圖2-2所示，其涉及9個離散速度，且由以下公式表示：(2.16)圖2-2 29模型Fig2-2D2Q9model對于三維模型，315是29拓展而來，格子為立方體，如圖2-3所示。離散格子速度為：(2.17)圖2-3 315模型Fig2-3D3Q15model最常見的為319模型，其也是從29拓展而來的另一種三維模型，如圖2-4所示，其涉及19個離散速度，且由以下公式表示：(0,0)0(1,0),(0,1),(1,0),(0,1)1,2.3,4(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)5,6,7,8iieiiì==í--=----=!"(0,0,0)0(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)1,2.3,4,5,6(1,1,1)7,8,...,13,14iieiiì==í±±±=±±±=!"

【參考文獻】：
期刊論文
[1]落實我國水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃的意義[J]. 寧傳新,張博庭.  水利水電施工. 2019(03)
[2]基于LBM的貫流式水輪機甩負荷特性研究[J]. 李文鋒,馮建軍,羅興锜,朱國俊.  華中科技大學學報(自然科學版). 2019(07)
[3]浸沒邊界–簡化熱格子Boltzmann方法研究及其應(yīng)用[J]. 李橋忠,陳木鳳,李游,牛小東,Adnan Khan.  力學學報. 2019(02)
[4]魚類友好型水輪機設(shè)計研究綜述[J]. 楊春霞,鄭源,張玉全,羅紅英.  中國工程科學. 2018(03)
[5]對新時代水生態(tài)文明建設(shè)的若干思考[J]. 李激揚.  中國水利. 2018(03)
[6]基于改進的浸沒邊界-格子Boltzmann方法的圓柱繞流仿真計算[J]. 王露,李天勻,朱翔,吳嘉蒙,張延昌.  中國造船. 2017(04)
[7]水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)與過機幼魚受壓強損傷相關(guān)性研究[J]. 王煜,李成,張洋.  水力發(fā)電學報. 2017(10)
[8]水輪機流道非恒定流對過機魚體影響研究[J]. 張洋,王煜,戴會超.  水利水電技術(shù). 2017(02)
[9]IB-LB耦合格式模擬貫流式水輪機三維瞬變流[J]. 李師堯,程永光,張春澤.  華中科技大學學報(自然科學版). 2016(01)
[10]軸流式水輪機流道內(nèi)壓力分布對幼魚影響研究[J]. 李成,王煜.  三峽大學學報(自然科學版). 2015(06)

博士論文
[1]基于IB-LBM的多物理場中多相傳熱和顆粒運動特性的數(shù)值模擬研究[D]. 柯春海.湘潭大學 2018
[2]發(fā)展浸沒邊界-格子Boltzmann方法模擬水電工程流場[D]. 吳家陽.武漢大學 2018
[3]格子Boltzmann方法的過濾矩模型研究[D]. 卓叢山.西北工業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]混流式轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的魚類損傷機理研究及魚類存活率優(yōu)化[D]. 吉龍娟.西安理工大學 2019
[2]寶興裸裂尻魚的繁殖生物學研究[D]. 周翠萍.四川農(nóng)業(yè)大學 2007



本文編號：3393959