某阶梯溢洪道的水流水力特性数值模拟研究

《某阶梯溢洪道的水流水力特性数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、欠植工欠４‘ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士室位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ某阶梯溢洪道的水流水力特性数值模拟研究学科专业＿水力堂盈週逾勒直ｆｉ—作者姓名＿？＿２＿８、指导教师＿＿＿＿＿Ｍｉ拽＿＿教＿授＿答辩日期硕士学位论文某阶梯溢洪道的水流水力特性数值模拟研究ＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｌｏｗｏ

2、ｆＳｔｅｅｄＳｉｌｌｗａｐｐｐｙ作者姓名：高梦露学科、专业：水力学及河流动力学学号：２１２０６２３２指．教师：刘亚坤教授２０１５年５月完成日期：大違理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已

3、申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：某阶梯溢洪道的水流水力特性数值模拟研究－：备赞露曰＾ｒ曰作者签名期：年月■／ｊ＿＾＿＾大连理工大学硕士学位论文摘要为了充分研究某阶梯溢洪道的水流水力特性，本文在ＣＡＤ中建立阶梯溢洪道的计算区域，采用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭＣＦＤ软件划分结构化网格，应用ＦＬＵＥＮＴ，采用模型模拟紊流和ＶＯＦ法追踪

4、自由水面，分别在不同工况下对阶梯溢洪道进行整体三维流场数值模拟。将水面高程、底板压强、断面流速及消能率的计算结果与实测数据进行对比分析，两者吻合良好。为避免台阶空烛空化、冲刷破坏和保证消能充分，提出了台阶、消力池及消力墩的联合消能的溢洪道。研究表明本文所釆用的三维数值模拟区域和计算方法能够较准确地反映阶梯溢洪道的水流流场特性，快速提供更加细腻、完整的流场信，且能为结构的优化设计提供可靠的依据。主要研究成果有息：（１）关于水流流态，。阶梯溢洪道上为滑行水流台阶内的漩满顺时针旋滚

5、。溢洪°５一一道坡度为１．９。，是缓坡上级台阶边缘的尾流干扰相邻下级台阶水流流态，使下“”一级台阶内形成三维不稳定回流－，形成尾流台阶相干扰型滑行水流。（２）关于压强。每个台阶上压强分布均勾且规律相同。当台阶内有水流旋滚时，水流冲击水平段，产生最大正压；背离台阶铅直面，产生最大负压。当台阶内无水流旋滚时，竖直面产生较小负压或者不产生负压。（３）关于流速。典型断面中垂线水深流速分布规律是在固壁面上流速为零，越接近水面流速越大，直至水面为最大。台阶四角处存在游祸，镟祸中心速度

6、趋近于零，向外逐渐增大，至自由水面流速为最大值。（４）关于消能率。阶梯末端消能率均己达到８０％以上，说明阶梯消能效果显著。但是，随着上游水头的增大，水流和台阶碰撞消耗的能量占总能量比重减小，现面的消能率反而降低。联合消能的阶梯溢洪道消能率达到９５％以上，效果理想；消力墩之后的水流流速较小，流态稳定，可作为解决今后实际工程中消能问题的新措施。关键词：阶梯溢洪道；紊流模型；ＶＯＦ模型；水力特性；联合消能－－Ｉ某阶梯溢洪道的水流水力特性数值模拟研究Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ

7、ＩｎｖｅｓｔｉａｔｉｏｎｏｎＨｄｒａｕｌｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｇｙｏｆＦｌｏｗｏｆＳｔｅｅｄＳｉｌｌｗａｐｐｐｙＡｂｓｔｒａｃｔｏｒ－－ｍｕＡｎｖｅｒａｌｌｔｈｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ３Ｄｆｌｏｗｆｉｅｌｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｌａｔｉｏｎｉｓｍａｄｅｉｎｏｒｄｅｒｔｏ（）ｆｕｌｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｏｗｏｆａｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙ，ｉｎｗｈｉ

8、ｃｈｔｈｅｃａｃｕａｏｎｎｓｅｓａｂｅｃｅｄｌｌｔｉｒｅｇｉｏｉｔｌｉｓｈｅｄｉｎＣＡＤａｎｄｍｅｓｈｄｂｙｓｔｒｕｔｕｒｇｒｉｄｓｗｉｔｈＡＮＳＹＳＩＣＥＭｅ－ＣＦＤ，ＴｈｋｓｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅａｎｄｔｈｅＶＯＦｍｅｔｈｏｄｔｏｔｒａｃｋｔｈｅｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅｗｉｔｈＦＬＵＥＮＴ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｗａｔｅｒｓｕｒｆ