收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

阶梯溢流坝紊流数值模拟及实验研究

陈群  
【摘要】: 为了对阶梯溢流坝面流场特性进行全面的研究,同时探求在大单宽流量下提高阶梯溢流坝消能率的措施,本文采用紊流数值模拟与实验相结合,数值计算为主、实验为辅的研究方法对阶梯溢流坝面流场进行了较系统深入的研究。阶梯溢流坝面流场带有曲线自由水面和复杂边界条件,给数值模拟技术难度很高,本文首次采用三维k-ε双方程紊流模型,引入水气两相流的VOF模型,利用几何重建格式来迭代生成自由水面,对复杂的几何边界采用非结构网格进行处理,成功地对阶梯溢流坝面的紊动流场进行了数值模拟,得出了流场速度、压力、紊动能和紊动耗散率等的分布规律。采用多普勒激光测速仪和测压管分别对阶梯溢流坝面典型速度场和阶梯表面压力进行详细测量。数值模拟与实测结果的对比分析表明,两者吻合较好。 本文首次从紊动能和紊动耗散率在整个流场的变化规律出发,分析了阶梯的消能机理。研究表明,阶梯坝面水流能量耗散较大的重要原因之一是由于势能沿程不断转化为动能,而动能又部分转化为紊动能,进而由紊动耗散的方式而消耗。在每个阶梯上,紊动耗散率的最大值出现在阶梯的突角处,正是由于滑移主流与阶梯突角之间的相互作用使能量不断耗散,从而使阶梯具有良好的消能效果。 通过对工程实例的三维数值模拟,得到了缓坡阶梯坝面上的水压力、紊动能和紊动耗散率的分布规律。三维计算着重体现了流场沿溢洪道宽度方向的变 化规律,进一步验证了VOF模型、非结构网格与卜。紊流模型相结合能够成功 地模拟三维阶梯溢流坝面复杂流场。 本文首次应用数值模拟的方法对影响阶梯溢流坝面流场特性的一些重要因 素,例如坝面坡度、阶梯尺寸、过渡阶梯等,进行了优化计算。通过对计算成 果的分析和讨论,初步弄清了影响阶梯坝面消能率的机理,并提出了增大坝面 消能率的工程措施,得到了一些具有实用价值的结论。 根据坝坡较缓时,阶梯的消能率较高的研究成果,提出把阶梯溢流应用于 一定高度过水土石坝。并以万县鱼背山水库岸边溢洪道为例,计算了溢洪道上 所受的水流荷载及其分布,为土石坝坡和护面的稳定分析提供了依据。通过计 算证实了既使在较大的单宽流量下,缓坡上的阶梯仍有较高的消能率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李作光;;丰满大坝溢流坝段降低渗水压力工程观测分析[J];东北电力技术;2010年06期
2 钱炳法;;富春江水电站溢流坝空蚀及改善措施的探讨[J];水利水运工程学报;1985年04期
3 周曼琳;;大化水电站溢流坝温度控制[J];广西水利水电;1983年03期
4 邓志业;;平班水电站溢流坝碾压混凝土快速施工工艺[J];红水河;2007年01期
5 林传光;;旺坑水库电站砌石双曲拱坝设计与优化[J];水利科技;2007年03期
6 李红;洛惠渠渠首溢流坝段消能方式优选[J];西北水力发电;2005年S1期
7 罗嗣松;;丹江口大坝加高溢流坝段闸墩植筋施工[J];水利水电施工;2007年02期
8 彭波;;坦荡河二级水电站溢流坝应力分析[J];灾害与防治工程;2007年01期
9 蒋晓阳;戴春华;;杨溪水库溢流坝段三维仿真计算分析[J];浙江水利科技;2011年01期
10 周世明;黄龙滩水电站溢流坝段胸墙的预制施工[J];水利水电技术;1979年08期
11 冯荫廷;丰满水电站溢流坝闸门顶部水封的改进[J];水利水电技术;1983年04期
12 古军;吕轶;;溢流坝段温度徐变应力三维有限元计算分析[J];陕西水利;2011年04期
13 王灿奎;;T形墩联合消力戽消能工的应用[J];中国农村水利水电;2006年04期
14 叶远胜;雷秀玲;马智法;孟继慧;王立邦;孙中双;;HJJ高分散性灌浆材料在丰满溢流坝裂缝处理中的应用[J];东北水利水电;2007年03期
15 纪曲波;;雾渡河一级水电站溢流坝段应力分析[J];硅谷;2008年08期
16 徐锦华;;红石水电站溢流坝剖面设计[J];东北水利水电;1988年06期
17 盘春军;;台阶溢流坝在乐滩水电站中的应用[J];红水河;2006年02期
18 薛玉宝;张四元;赵庭华;;青天河水库除险加固工程设计优化[J];科技风;2008年05期
19 常云华;李宗伟;黄树友;;上沟水利枢纽溢流坝水工模型试验研究[J];长春工程学院学报(自然科学版);2009年02期
20 姚志华;张光科;;混凝土重力坝的抗滑稳定分析[J];水利天地;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 覃杰;陈兴发;;岩滩水电站溢流坝泄洪设施的运行及维护[A];2011全国水工泄水建筑物安全与病害处理技术应用会刊[C];2011年
2 黄文威;蓝文武;谢开仲;;水电站重力坝段坝踵应力分析[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2006年
3 周福浩;王兆邦;陶树军;蒙有端;;百龙滩水电站溢流坝碾压混凝土施工工艺研究[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
4 程心恕;郑崇良;林维安;;周宁RCC坝模型试验研究[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
5 张顺高;;石板水电站碾压混凝土坝的温度控制设计[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
6 陈强;张连明;彭文明;;官地水电站碾压混凝土重力坝设计[A];中国碾压混凝土筑坝技术(2010)[C];2010年
7 韦卓信;麦家乡;;荣地电站碾压砼大坝设计与运行[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
8 何光同;;混凝土预制块阶梯式溢流面在水东坝中的研究和应用[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
9 周福浩;王兆邦;李长安;;贫胶材低标号碾压混凝土在百龙滩水电站工程的研究与应用[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
10 黄其愚;何振明;;铜街子水电站碾压混凝土坝设计研究综述[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张纯永;基于流固耦合的软基溢流坝整体优化[D];西北农林科技大学;2012年
2 刘景;溢流坝弧形闸门不同开度水流三维数值模拟[D];大连理工大学;2013年
3 尤凤龙;新体型溢流坝的水力特性及消能研究[D];大连理工大学;2011年
4 宋曰良;辽宁葠窝水库溢流坝段裂缝状态下地震反应分析[D];哈尔滨工业大学;2013年
5 商兆涛;碾压混凝土重力坝静力及动力特性研究[D];合肥工业大学;2009年
6 王健;参窝水库溢流坝闸墩裂缝成因数值分析及加固研究[D];东北大学;2011年
7 王铭明;阿海碾压混凝土重力坝抗震加固措施的试验及数值研究[D];内蒙古农业大学;2010年
8 张东宇;辽宁葠窝水库溢流坝段闸墩裂缝力学成因分析[D];哈尔滨工业大学;2012年
9 贾晗;新坝基坑开挖对既有大坝及基岩安全影响研究[D];大连理工大学;2012年
10 孙义友;重力坝剖面优化设计与三维建模系统开发[D];大连理工大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 记者 施勇峰;三峡大坝脱了“襁褓”[N];新华每日电讯;2002年
2 记者龚达发;三峡三期工程全面开工[N];人民日报;2003年
3 杨慎勤;三峡工程举世瞩目[N];中国水利报;2001年
4 本报记者 陈洋;南水北调工程:八项措施力保质量与安全[N];中国水利报;2009年
5 通讯员 梁国清 喻敏;黄龙滩电厂完成大坝迎水面水下检查[N];中国电力报;2009年
6 国家电力监管委员会大坝安全监察中心;家电力监管委员会大坝安全监察中心:丰满大坝非“病险坝”[N];中国能源报;2010年
7 记者 张真 通讯员 姜南 张旭;水丰水电站防洪设施移交朝方使用[N];中国电力报;2011年
8 本报记者 刘铁军 吴涛 通讯员 班静东;党旗飘扬在丹江口大坝加高工地[N];中国水利报;2011年
9 本报记者 张真 姜南 张旭;水丰水电站防洪设施顺利移交朝鲜使用[N];东北电力报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978