论文题目: 高坝大流量泄洪消能数值模拟及实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水力学及河流动力学
作者: 刁明军
导师: 杨永全
关键词: 高坝,水垫塘,挑流消能,明流泄洪洞,泄洪消能,掺气坎,水气二相流,数学模型,模型,三维,数值模拟,实验研究
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 泄洪和消能是水电工程的重要组成部分,筑坝建库必须保证原河道洪水的正常宣泄。泄洪是目的,消能是手段。水电工程泄洪消能的途径主要有通过坝身泄洪消能及岸边溢洪道或泄洪洞泄洪消能。在传统的几种消能方式中,挑流消能具有投资少,体型结构简单的优点,是水利工程中应用最广泛的消能方式。高坝大型、巨型水利工程往往具有水头高、流量大、河谷狭窄的特点,泄洪消能是这类工程设计中的关键性技术难题。为了满足泄洪消能的需要,很多高坝工程采用坝身孔口分层多股挑流,坝下游花巨资设置水垫塘进行消能,坝身孔口分层使下泄水流在横向和纵向分散,从而减小下游水垫塘单位面积的入流量,降低塘底的冲击动压。 挑流消能及明流泄洪洞的数值模拟由于涉及到水气二相流问题,一直是计算流体力学的难点。以往对水垫塘淹没射流和泄洪洞泄洪的掺气减蚀的研究手段大多以实验研究为主,尤其是对后者的研究。造成这种现状的主要原因在于,水气二相流问题本身就十分复杂,同时空中射流水舌的边界事先完全是未知的,边界的确定较为困难。本文在回顾总结前人研究成果的基础上,选题挑流消能和明流泄洪洞进行数值模拟和实验研究,主要研究内容和成果有: 1.结合国家重点工程溪洛渡水电站的坝身表孔孔口分层布置型式和3~#泄洪
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 水垫塘淹没射流消能机理的研究现状
1.3 泄洪洞掺气减蚀的研究现状
1.4 紊流数学模型的研究进展
1.5 本文的研究背景和主要研究工作及方法
本章小结
第二章 水气二相流模型及计算方法
2.1 射流及水垫塘淹没射流数值模拟的难点
2.2 自由表面的模拟方法
2.3 水气分层两相流的VOF模型
2.4 分层两相流的k-ε模型
2.5 边界条件的处理
2.6 数值求解算法
2.7 固壁边界
2.8 方程的求解
本章小结
第三章 挑流消能水气二相流二维数值模拟
3.1 模拟模型及边界条件设定
3.2 流场的初始化
3.3 数值模拟结果及分析
本章小结
第四章 多股挑流消能水气二相流三维数值模拟
4.1 算例
4.2 计算成果
本章小结
第五章 反拱型水垫塘水力特性研究
5.1 曲线座标三维紊流数学模型
5.2 反拱型水垫塘流场的数值模拟
5.3 水垫塘内紊动能分布的试验测试
5.4 反拱型水垫塘止水破坏情况下拱圈动水压强分布试验研究
本章小结
第六章 高坝泄洪洞水气二相流三维数值模拟研究
6.1 泄洪洞体型、网格划分
6.2 计算成果
6.3 数值模拟结果与物理模型试验结果的比较
本章小结
第七章 结语
参考文献
作者在读期间发表的论文、承担的科研项目及获奖情况
论文真实性、版权声明
致谢
发布时间: 2005-10-08
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