某泄水低孔水力特性研究

论文摘要

泄水建筑物是水利枢纽工程的主要组成部分,主要用以排放水库、江湖、渠道、涝区多于调蓄或设计能力的洪水或涝水,或检修水工建筑物而放空库容,以保证水工建筑物可以安全运行,减免洪涝灾害。泄水低孔水力特性的研究是水工建筑物安全运行的基础。前人关于泄水建筑物的研究主要是关于溢流坝、溢洪道、泄洪洞、分洪闸、泄洪堤等,而没有专门针对泄水低孔的研究。本文使用物理模型试验和数值模拟相结合的方式对泄水低孔的水力特性进行针对性研究,主要做了如下工作:（1）阐述了泄水建筑物的主要形式,以及关于泄水建筑物的国内外主要研究现状,表明对于泄水低孔研究的重要意义。（2）描述了湍流模型的一些理论概念,主要介绍了时间平均的湍流模型理论以及自由水面的捕捉方法。（3）以某泄水低孔为研究对象,遵循重力相似准则,采用正态模型,以1:30的比尺进行物理模型试验研究,介绍了试验测量手段,重点研究校核水位61.1m闸门局开时泄水低孔水力特性和闸门全开时不同库水位时泄水低孔水力特性。（4）对某泄水低孔进行相关数值模拟研究,采用ICEM划分计算网格,使用FLUENT进行RNG k-ε湍流模型的计算,用Surfer软件和Origin软件进行流量、水面高程、断面平均流速、动水压强等水力参数后处理。把数值模拟分析的内容与物理模型试验测量数据进行比较,结果基本一致,误差小于5%,研究成果表明,数值模拟方法是进行泄水低孔水力特性研究的有效方法。本文经过物理模型试验和数值模拟对比分析,验证了泄水低孔的泄流能力,给出了泄水低孔的压强、水面高程及流速分布,流量率定结果符合规范要求,给出了运行中出现明满流交替的不利工况和不同工况下拍打闸门门铰的临界值,为实际工程的安全运行提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究目的和意义
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 物理模型试验研究现状
•     1.3.2 数值模拟研究现状
•   1.4 本论文的主要研究方法
•     1.4.1 物理模型试验研究
•     1.4.2 数值模拟研究
•   1.5 本论文的主要研究内容
•   1.6 本章小结
• 2 数值模拟基本理论
•   2.1 离散方法
•   2.2 湍流数值模拟方法
•     2.2.1 单方程模型
•     2.2.2 标准k-ε方程模型
•     2.2.3 RNG k-ε模型
•   2.3 自由水面模拟方法
•   2.4 本章小结
• 3 泄水低孔物理模型试验研究
•   3.1 工程概况
•   3.2 模型设计与制作方法简介
•     3.2.1 相似准则与模型比尺
•     3.2.2 糙率选择
•     3.2.3 试验测量手段
•     3.2.4 物理模型试验方法
•   3.3 校核水位61.1m闸门局开时水力特性
•     3.3.1 泄流能力
•     3.3.2 压强特性
•     3.3.3 水深及流速分布特性
•   3.4 闸门全开时不同库水位和不同下游控制水位的水力特性
•     3.4.1 泄流能力
•     3.4.2 压强特性
•     3.4.3 水深及流速分布特性
•   3.5 下游水位对水流拍打门铰的影响
•   3.6 本章小结
• 4 泄水低孔数值模拟研究
•   4.1 湍流模型及模拟过程
•   4.2 数值计算求解
•   4.3 数值模拟结果
•     4.3.1 泄流能力分析
•     4.3.2 水面高程分析
•     4.3.3 压力特性分析
•     4.3.4 沿程流速分析
•   4.4 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间科研项目及科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郑硕

导师: 艾丛芳,刘亚坤

关键词: 泄水低孔,模型试验,水力特性,湍流模型

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 大连理工大学

基金: 国家自然科学基金项目(51479022),辽宁省博士科研启动基金(20180540132),国家重点研发计划项目(2016YFC0402504),中央高校基本科研业务费专项资金资助(DUT17RC(3)100),(DUT19LAB35)

分类号: TV135.2

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.002137

总页数: 72

文件大小: 3644K

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