一、水工建筑物进水口前立轴旋涡的研究(论文文献综述)
杜庭宝[1](2020)在《长陡坡隧洞水力特性试验研究》文中研究说明长陡坡隧洞水流条件复杂,进口旋涡,闸门井吸气,洞身明满流等水力问题对水工建筑物安全运行非常不利,目前关于长陡坡隧洞水力特性的研究成果还比较鲜见,长陡坡隧洞流态转变机理尚不明晰,泄流能力影响因素也很多。本论文在收集整理相关文献研究的基础上,结合某实际长陡坡隧洞项目1:50工程模型试验,重点研究长陡坡隧洞流态演变过程,分析长陡坡隧洞流态转变的分界点,研究复杂水力条件下导流洞内水流流态,压力变化规律,分析长陡坡隧洞水流运动特性规律。为进一步深化研究长陡坡水力特性规律,在工程模型的基础上增加了概化模型,并与工程模型试验的结果相互验证,相互补充,分析比较了影响长陡坡隧洞泄流能力的相关因素。通过模型试验分析与比较,论文主要研究成果如下:(1)系统性地研究了长陡坡隧洞水流运动特性,分析总结出长陡坡隧洞水流演变规律,长陡坡隧洞中明满流过渡流态可以分为4类:间歇性触顶水流流态,激烈的折冲波水流流态,大的截留气囊水流流态,阵发性小气泡水流流态。在水位上升和水位下降过程中,洞内流态顺序不同,但是都归于上述几类流态。同时对流态转换机理进行了分析,提出从高速水气两相流理论和边界层理论进行综合研究的理论。高速水气两相流从宏观角度对隧洞内流态进行阐释,边界层理论从微观角度对隧洞内流态进行阐释。(2)研究了长陡坡隧洞流态转换界限规律。分析认为陡坡隧洞明满流过渡的界限与坡度有关,随着坡度的增加,明满流上限逐步上升,超过临界坡度,明满流上限反而出现下降现象,试验观测到的最大明满流上限值H/D约为2.72。流态转换界限上临界水位不稳定,下临界水位稳定,即明流转换成明满流,或明满流转换成明流的H/D的值约为1.1。陡坡隧洞水位上升过程和水位下降过程流态界限存在差异,并且在水位下降过程中明满流范围小于水位上升过程中的明满流范围。(3)脉动压力变化和明满流过程有关,库区水位上升过程和库水位下降过程导流隧洞洞内脉动压力变化存在差异,水位上升过程,脉动压力变化更加剧烈,佐证了明满流在水位上升过程和水位下降过程存在差异。长陡坡隧洞内时均压力变化规律沿程基本相同,明流时,压力水头线基本与隧洞底坡平行,变化不大;满流时,进口段压力变化较大,主要与进口段收缩局部水头损失增大有关,满流流态下下洞尾均出现负压状态。明流阶段,洞身直管段压力坡降表现为定值。满流流态洞内直管段压力水头坡降随着库水位升高水头坡降增大。(4)研究了出口地形,糙率,坡度和弯道对泄流能力的影响,综合分析认为各种因素对长陡坡隧洞泄流能力的影响关系表现为:糙率>坡度>地形>弯道。在四种因素的影响中,糙率对于泄流能力的影响最大,主要表现在沿程水头损失与糙率的二次方成正比,所以糙率的变化对于泄流能力的影响最大。
郝鑫,杨超林,王均星,邓竣文[2](2020)在《低水头有压竖式进水口体型设计与模型试验研究》文中认为以车马碧水库工程泄洪放空隧洞进水口的设计过程为例,研究了低水头情况下有压竖式进水口布置的可行性,对多组不同体型的进水口及消涡设施组合进行了模型试验验证。通过建立合理的试验模型,分析各方案竖式进水口的流态、泄流能力及沿程压力分布,最终得到既能有效控制进水口立轴旋涡、流态稳定、节省工程投资又易于施工的结构布置方案。研究过程可为其他工程低水头有压竖式进水口的体型设计、消涡设施设计提供思路和参考。
陆遥[3](2019)在《溢流坝启门泄流过程瞬态水力特性研究》文中提出真实的溢流坝启门泄流过程中,受水库调度指令与河道天然来流的影响,必然会面对闸门开度和堰上水头随时间持续变化的情况。然而,目前的水利工程领域依然以稳态流动理论和模型实验作为泄流过程水力特性的主要研究方法。这不仅限制了我国相关行业规范的长足发展,更因为对瞬态工况下泄流能力和立轴旋涡等水动力学问题的研究不足,诱发了诸多工程事故,给下游企业和群众的生命财产安全造成了无法挽回的损失。针对上述问题,本文采用数值与原型、模型实验相结合的研究思想,在OpenFOAM平台开发出一种基于自适应偏移动态分层法的动态拓扑两相流求解器,揭示了瞬态工况下溢流坝泄流能力与立轴旋涡的流动机理。主要研究成果及结论如下:1)通过文献索引工作,回顾了实用堰孔口流量公式和自由表面立轴旋涡模型的理论假设、应用范围、控制方程推导过程以及模型实验实施方法。发现上述研究方法均没有考虑闸门开启过程对流场产生的瞬态影响。考虑到计算流体力学中的自由水面追踪和动网格技术,本文确立了以流体体积法和自适应偏移动态分层法为核心的闸门开启过程数值模拟研究手段。2)分析水工闸门的运动特点,通过在传统动态分层法基础上引入自适应偏移矩阵的方式,提出了平板、弧形闸门启门过程的离散化开度模拟方案——自适应偏移动态分层法。然后,将该算法植入二次开发的动态拓扑两相流求解器topoDyMFoam中,并以某示例阐明了 topoDyMFoam的工作原理与流程。3)为证明topoDyMFoam的功能完整性和计算准确性,本文设计了三个验证性实验。从定性、定量分析两个方面,考察了求解器对自由水面形态、压力、水位、流量、水体积分数等变量的瞬态求解能力。结果显示,topoDyMFoarn不仅能够实现平板、弧形闸门的启门运动过程模拟,而且对水面激波、闸前涌浪、闸后水跃、水力坡降、立轴旋涡等现象具有良好的计算精度。4)以松江河梯级水电站的双沟、石龙水库为研究对象,设计并实施了弧形闸门启门泄流过程的原型实验方案。通过测量待测点位静水、总压力水头的差值,间接求得测点的水流速度,联合测点控制的过流面积,计算出弧形闸门的泄流能力曲线。运用topoDyMFoam求解器进行数值模拟,通过对计算结果的分析,提出启门速度修正系数,改进了实用堰孔口流量公式,进而推演出两水库在正常蓄水位和校核洪水位下的泄流能力曲线。5)以瀑布沟、双沟、石龙水库的溢流坝启门泄流算例为研究对象,运用自由水面法、流线法、涡量法、速度分量法、特征向量法以及λ3准则等旋涡识别算法,详细展示了各算例的水面及水下瞬态流动现象。在此基础上阐明了立轴旋涡的触发、发展与消亡机制。其中,触发机制为边界条件、来流攻角和Reynolds数(Re)共同诱导时,闸室内墩头涡于逆压梯度条件作用下的流动分离;发展机制为涡量输运方程控制下的立轴涡管伸缩变形、剪切变形及涡量扩散过程;消亡机制为涡量拟能控制下的流体动能耗散过程。
邓淯宸[4](2019)在《水电站叠梁门分层取水进水口漩涡特性及临界淹没水深研究》文中提出漩涡是电站进水口前常见的流动现象,当进水口淹没水深较小时容易形成吸气漩涡,对水电站运行安全十分不利,是电站进水口设计和运行过程中重点关注的问题。叠梁门分层取水是一种出于对生态环境保护考虑,引取水库表层高温水体发电的新型电站进水口型式。叠梁门对进口漩涡的影响规律如何,避免产生吸气漩涡的临界淹没水深如何界定,目前相关研究较少,是这种新型电站分层取水设施亟需重点解决的问题。本文以某水电站叠梁门分层取水进水口为工程背景,采用数值模拟与物理模型试验相结合的方法,对进水口的水力特性,特别是进口漩涡特性及临界淹没水深等方面进行了研究。1、建立叠梁门分层取水进水口三维数值模型并结合试验验证数值计算的可靠性。分析叠梁门分层取水进水口水流运动特点,数值模拟采用RNG K-ε模型及VOF两相流模型求解进水口三维湍流问题。数值模拟的流速、压强以及水头损失系数与试验观测结果吻合良好,可用于对叠梁门进水口的水力特性开展研究。2、针对叠梁门后进水口表面出现的漩涡现象进行数值模拟计算。计算采用较高精度的网格以及VOF的几何重构法模拟原型叠梁门分层取水进水口流场,并结合大比尺模型试验漩涡观测结果进行对比分析,对比结果表明二者吻合较好,采用的数学模型能较好地模拟叠梁门后进水口流态、漩涡直径、漩涡类型等特性。3、揭示叠梁门门顶淹没水深及流量与进水口漩涡产生和发展的规律。结合数值模拟及模型试验结果,从叠梁门进水口漩涡类型、漩涡直径、最大凹陷深度、多圈螺旋运动持续深度以及进水口水面Q’值分布等角度分析进水口漩涡特征,研究结果表明:随着叠梁门门顶淹没水深的减小或流量的增大,漩涡强度逐渐增强。4、以弗劳德数为控制参数围绕叠梁门进水口临界淹没水深展开试验观测和数值计算。通过模型试验获得电站进水口0.2 SFr≤1.04范围内的临界淹没水深,再通过数值模拟对更大及更小弗劳德数延伸工况进行漩涡计算分析,综合得到0.1<Fr<1,27范围内叠梁门的进水口临界淹没水深。5、提出适用于新型叠梁门式电站分层取水进口临界淹没水深的计算公式。在分析形成漩涡的影响因素的基础上进行临界淹没水深的量纲分析,分析得到相对门顶临界淹没水深SID与弗劳德数Fr的关系,并综合物理模型与数值模拟的数据进行拟合,得到适用于新型叠梁门式电站进水口临界淹没水深公式。采用数值模拟、模型试验相结合的方法揭示叠梁门式电站分层取水进水口漩涡产生和发展的规律,并提出适用于叠梁门分层取水进水口临界淹没水深的计算公式是本文两大创新点。研究成果具有很强的科学意义和应用前景,可为类似电站进水口工程设计和安全运行提供科学参考依据。
史梦珊[5](2019)在《侧流式消能井横轴漩涡的形成规律与防治方法研究》文中指出在分段低压输水系统中,侧流式消能井的横轴漩涡具有强大的卷吸作用,能够将大量的气体卷吸到下游输水管路中,导致输水管路的流量和压力发生剧烈振荡,严重危害到输水系统的安全运行。为了分析侧流式消能井中横轴漩涡气柱的形成与消散特性,本文对漩涡形成机理进行了理论分析,在此基础上利用水工模型试验进行横轴漩涡试验研究,包括水力特性的研究和影响横轴漩涡形成及发展因素的研究,并提出消除漩涡的方法。主要研究内容如下:根据涡管的弯曲变形对涡量的影响、紊流的运动特性及能量耗散,对横轴漩涡形成及发展的原因进行理论分析,进水口上方形成的初始环量是横轴漩涡形成和发展的根本因素。采用物理模型对横轴漩涡水力特性进行观察和测试,对横轴漩涡的形成规律进行分析。横轴漩涡具有和紊流相似的“拟序结构”特性。漩涡气柱是由水流中的气泡卷吸到中心形成的,气泡脱离漩涡气柱多发生在横轴漩涡高点处,而高点的位置总是随着突变截面的移动而移动。研究表明,掺气和环流是侧流式消能井中出现横轴漩涡的根本原因。通过试验获得不同输水流量、淹没水深和溢流宽度情况下的横轴漩涡历时概率分布,通过无量纲法分析形成与消散规律。结果表明,当输水流量低于稳定流量时,随着输水流量增加,横轴漩涡历时概率也随之增大;当输水流量高于稳定流量时,横轴漩涡历时概率随着输水流量增大而减小。当淹没水深低于稳定水深时,随着水深的增加,横轴漩涡历时概率随之增加;而当淹没水深高于稳定水深时,随着水深的继续增加,横轴漩涡历时概率则随之减小。横轴漩涡历时概率则随着溢流宽度的增大而呈现单调增加。通过综合相关理论分析和物理模型试验研究,总结分析了消除漩涡的措施,分别从掺气、淹没水深、溢流宽度等方面探讨了消除横轴漩涡的防治方法。本研究所得到的结论对工程中减弱或避免横轴漩涡的出现具有一定的参考价值,可为侧流式消能井的优化设计提供参考依据。
刘洁洁[6](2018)在《闸前漩涡消涡试验及数值模拟研究》文中认为水工建筑物进口前产生有害漩涡时会引起水流流态恶化、泄流能力降低、闸门振动和空化空蚀等危害。为避免危害发生,需采取消涡措施。前人关于消涡的研究多集中于淹没度较大且结构形式固定不变的泄洪洞、电站等的进水口,针对泄洪闸的研究较少;研究多集中在具体的消涡措施,关于消涡原理的研究较少。本文结合模型试验、理论分析和数值模拟的方法,通过消涡隔栅对平板闸门和弧形闸门前的漩涡进行了消除研究,提出了消涡效果良好的最佳布置方案,分析了消涡隔栅的消涡原理。所做主要工作如下:(1)通过闸门消涡模型试验,研究不同工况时消涡隔栅布置位置、隔栅宽度对消涡效果的影响。结果表明,隔栅布置位置和隔栅宽度对消涡效果影响较大;两对消涡隔栅方案时消涡效果良好且不会引进新的漩涡,是最佳布置方案。(2)提出了滞流区高度测量的具体方法,将滞流区水体对漩涡的影响从定性分析推进到定量分析;综合考虑进水口流速和进水口体型影响,提出了进水口拖拽力的定量计算公式,将进水口拖拽力对漩涡的影响从定性分析推进到定量计算。(3)理论对比分析布置消涡隔栅前后的滞流区高度、表面环量和进水口拖拽力的变化,总结消涡隔栅的消涡原理。消涡隔栅通过减小滞流区高度和表面环量并通过改变进水口的流速分布进而减小进水口拖拽力的综合方式,降低漩涡的发生频率,缩小漩涡区范围,达到消涡目的。(4)模拟有无消涡隔栅的漩涡流场,结果表明,计算的流态、水面线和流线图均与试验结果一致;布置消涡隔栅后,同一工况的滞流区高度、表面环量和进水口拖拽力均有减小,试验结果和理论分析得以验证。本文的研究成果能够为漩涡特性及消涡理论研究提供参考,也可以为实际工程中闸门前的消涡措施研究提供理论依据。
张鸿煜[7](2018)在《闸前漩涡特性及影响因素试验研究》文中认为在水工建筑物的进水口前常常会发生漩涡,若是产生吸气漏斗漩涡,会恶化进水口流态、降低进水口的泄流能力、加剧水流脉动引起建筑物的震动等危害。进水口漩涡影响因素的研究几乎是所有工程中实际漩涡问题研究的基础。前人关于漩涡的研究主要为导流洞、电站、泄洪洞等的进水口,而针对闸门局部开启时闸前漩涡特性的研究较少;近年来对一些工程的消涡方法研究较多,而专门针对漩涡影响因素的分析较少。为了避免闸前有害漩涡的发生或减少漩涡的危害,消除水利工程中的安全隐患,有必要对闸门前吸气漩涡的影响因素进行研究,本文取某泄洪闸的其中一孔为研究对象,采用比尺为1:20的水工模型进行试验研究和理论分析,对闸前漩涡的影响因素进行研究。所做工作主要如下:(1)阐述了漩涡的分类及其危害,并从理论研究、试验研究、数值模拟三方面对国内外漩涡的研究现状进行回顾,说明了闸前漩涡影响因素研究的重要意义。(2)介绍了流体运动和漩涡的一些相关基本理论,包括漩涡的基本概念、漩涡运动的基本方程;并重点介绍了漩涡在各种边界条件和初始条件下的基本解析解。(3)以某泄洪闸工程为依托,依据弗劳德数相似准则采用大比尺进行模型试验研究,确定了试验范围,介绍了试验量测仪器和测量方法。对平板闸门和弧形闸门局部开启时,不同库水位下闸前的水流流态、泄流能力、闸前沿程水深、闸前沿程流速等水力要素进行了测量和分析。(4)重点研究了弧形闸门和平板闸门闸前漩涡的影响因素。研究结果表明,闸前吸气漩涡的产生与闸前水深、闸门开度、来流环量以及表面张力和黏性力有关。通过试验观测和理论分析得到,闸前吸气漩涡在闸门开度一定时,存在上、下两个临界淹没水深,当闸前水深在其之间时有吸气漩涡发生;当闸门局开时,开度越大,闸门进水口的宽高比越小,吸气漩涡越强;来流的边界条件引进的环量作用越明显,漩涡越强;平板闸门试验当闸前水流韦伯数We≥(83-228),雷诺数Re≥4.4×104时,可以忽略表面张力和黏性力对试验的影响;弧形闸门试验当闸前水流韦伯数We≥(104-208),雷诺数Re≥4.4×104时,可以忽略表面张力和黏性力对试验的影响。最后建立了只考虑闸门进水口的宽高比和环量数的临界淹没水深公式。本文对闸前漩涡影响因素的研究,可以为漩涡理论和消涡措施提供一定的依据,也可以为实际工程的设计和运行管理提供一定的参考。
杨超林,王均星,罗志鹏,郝鑫,杨晓[8](2017)在《竖式进水口消涡措施试验研究》文中认为针对车马碧水库竖式进水口处出现的立轴旋涡,利用水工模型试验,研究了进口水流流速以及淹没深度对该旋涡的影响,根据研究成果提出修建专门消涡建筑物消除旋涡的方案;结果表明:通过在竖式进水口周围设置12个消涡墩以及在进水口上方设置一消涡盖板组成消涡亭的方式实现在不影响泄流能力以及不过多增加工程量的基础上有效消除竖式进水口处的立轴旋涡的目的。研究成果可为竖式进水口消涡措施的布置提供参考。
刘贞姬,宗全利,刘焕芳[9](2017)在《水平进水口前临界淹没水深试验研究》文中提出旋涡是水工建筑物进水口前常见的水力现象,会给水工建筑物和水电设备带来严重的危害。消除旋涡最广泛采用的方法是保证进水口前的水深超过临界淹没水深。从实际工程应用计算考虑,利用水力模型试验,重点分析了弗劳德数Fr、雷诺数Re对临界淹没水深的影响,并由试验结果得到旋涡相对临界淹没水深H/D随弗劳德数Fr和雷诺数Re的变化规律。结果表明:临界淹没水深随着弗劳德数和雷诺数的增大而增大,并且与两者均有幂函数关系。综合弗劳德数Fr和雷诺数Re对H/D的影响规律,得到了相对临界淹没水深与弗劳德数Fr和雷诺数Re的定量关系式,关系式拟合度为0.863,可以满足工程实际计算要求。
孙洪亮[10](2016)在《弧形闸门局部开启时闸前漩涡水力特性研究》文中研究表明前人关于水利工程中漩涡问题的研究主要集中在淹没水深较大且结构不变的电站和泄洪洞等进水口,对于闸门局部开启时闸前漩涡问题研究较少,而闸前漩涡同样会带来很大危害,例如诱发闸门等结构物震动,减小泄流量,引起泄流面空化空蚀等破坏。为了避免或控制闸前漩涡带来的危害,本文采用模型试验和理论分析相结合的方法,对漩涡流场和闸前漩涡的水力特性进行了较系统的研究。主要研究内容和结论如下:(1)本文利用圆桶试验研究了立轴漩涡流场的水力特性,采用粒子图像测速技术(PIV)对立轴漩涡流场进行了详细的测量,得到了漩涡切向流速、径向流速、涡核半径、环量和水面线等分布数据,揭示了漩涡流场各水力参数的变化规律;并通过理论分析和试验数据拟合相结合的方法建立了描述漩涡流场的数学模型,经与前人建立的模型及试验数据对比表明,本文所建立的数学模型精度更高,且形式简单,易于应用。(2)本文以某水闸工程为研究对象,通过不同比尺的模型试验对比,对弧形闸门局部开启时闸前漩涡的形成机理、影响因素、临界淹没水深等水力特性进行了研究。研究表明,闸前漩涡的形成是进水口弗劳德数和来流环量共同作用的结果;其影响因素有闸前水深、闸门开度、进水口弗劳德数和来流环量;闸前漩涡存在上、下两个临界淹没水深,吸气漩涡发生在临界淹没水深上下限之间;在临界淹没水深下限附近,来流环量作用较弱,在临界淹没水深上限附近,来流环量作用明显;闸门开度越大,吸气漩涡越强;进水口弗劳德数越大,漩涡越强。(3)通过理论推导和闸前漩涡对比试验数据分析,研究了粘性力和表面张力对闸前漩涡的作用机理和影响。结果显示,按照重力相似准则设计的模型试验,当行进水流的雷诺数RP≥5.1×104、韦伯数We≥142时,可以忽略粘滞力和表面张力对闸前漩涡的影响。另外通过对本文建立的漩涡数学模型进一步推导,得到了闸前吸气漩涡的上、下限临界淹没水深公式,经与本文及前人的试验数据对比证明,其不仅适用于计算弧形闸门前吸气漩涡的临界淹没水深,同时适用于结构不变的侧部或立轴进水口等情况。(4)为消除闸前危害性较大的吸气漩涡,本文在分析漩涡特性和总结已有消涡措施的基础上,针对闸前漩涡的消除提出了竖向消涡隔栅法。试验研究表明:采用竖向消涡隔栅法消除闸前吸气漩涡时,两对消涡隔栅方案消涡效果好,可满足消涡要求。综上所述,本文对闸前漩涡问题进行了较系统的研究,所得成果可以为更深入地研究闸前漩涡水力特性提供数据基础和理论依据,也为工程设计和运行管理提供参考。
二、水工建筑物进水口前立轴旋涡的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水工建筑物进水口前立轴旋涡的研究(论文提纲范文)
(1)长陡坡隧洞水力特性试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 国外水工隧洞水力特性研究状况 |
1.2.2 国内水工隧洞水力特性研究现状 |
1.2.3 水工隧洞水力特性模型试验研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 长陡坡隧洞试验设计与方法 |
2.1 试验依托与工程概况 |
2.2 长陡坡导流隧洞特性 |
2.3 水文资料与地质资料 |
2.3.1 水文资料 |
2.3.2 地质资料 |
2.4 模型制作与试验量测 |
2.4.1 模型试验基本原理 |
2.4.2 模型比尺及模拟范围 |
2.4.3 试验量测 |
2.5 工程模型试验方案 |
2.6 等效概化模型试验 |
2.6.1 等效概化模型的设计 |
2.6.2 概化模型试验方案 |
2.6.3 试验量测 |
3 长陡坡隧洞流态演变分析 |
3.1 长陡坡隧洞流态 |
3.1.1 水流流态 |
3.1.2 明满流过渡分界点 |
3.2 长陡坡隧洞水流流态演变分析 |
3.2.1 长陡坡隧洞流态形成过程 |
3.2.2 长陡坡隧洞流态判别界定 |
3.2.3 长陡坡隧洞流态机理分析 |
3.3 本章小结 |
4 长陡坡隧洞压力特性分析 |
4.1 长陡坡隧洞压力特点 |
4.2 长陡坡隧洞压力特性分析 |
4.2.1 长陡坡隧洞脉动压力特点 |
4.2.2 长陡坡隧洞时均压力特点 |
4.2.3 长陡坡隧洞压力零点分析 |
4.3 通气井对隧洞水力特性的影响 |
4.4 消涡盖板对隧洞水力特性的影响 |
4.5 本章小结 |
5 长陡坡隧洞泄流能力分析 |
5.1 长陡坡隧洞泄流能力分析 |
5.1.1 单洞泄流能力分析 |
5.1.2 双洞联合泄流能力分析 |
5.1.3 泄流能力比较分析 |
5.2 长陡坡隧洞泄流能力影响因素分析 |
5.2.1 地形对长陡坡隧洞泄流能力影响 |
5.2.2 糙率对长陡坡隧洞泄流能力影响 |
5.2.3 坡度对长陡坡隧洞泄流能力影响 |
5.2.4 弯道对长陡坡隧洞泄流能力影响 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)低水头有压竖式进水口体型设计与模型试验研究(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 工程概况 |
2 隧洞进水口布置思路 |
3 模型试验简介 |
3.1 模型试验设计 |
3.2 模型试验总体布置 |
3.3 数据测量方法 |
4 各进水口结构布置方案 |
4.1 方案1 |
4.2 方案2 |
4.3 方案3 |
5 各方案模型试验成果 |
5.1 泄流能力试验成果 |
5.2 进水口及闸室流态成果 |
5.2.1 方案1 |
5.2.2 方案2 |
5.2.3 方案3 |
5.3 时均压力成果 |
5.3.1 方案1 |
5.3.2 方案2 |
5.3.3 方案3 |
5.4 试验成果分析 |
6 结 语 |
(3)溢流坝启门泄流过程瞬态水力特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 溢流坝启门泄流的理论与实验研究进展 |
1.2.1 下泄流量的理论与实验研究进展 |
1.2.2 立轴旋涡的理论与实验研究进展 |
1.3 溢流坝启门泄流的数值研究进展 |
1.3.1 自由水面形态的数值模拟进展 |
1.3.2 闸门运动过程的数值模拟进展 |
1.4 OpenFOAM软件简介 |
1.5 问题的提出 |
1.6 本文研究主要工作 |
2 动态拓扑两相流求解器topoDyMFoam的开发 |
2.1 OpenFOAM不可压缩气液两相流控制方程 |
2.1.1 控制方程 |
2.1.2 数值离散及迭代求解 |
2.2 动态拓扑两相流求解器topoDyMFoam |
2.2.1 自适应偏移动态分层法(SAO-DLM) |
2.2.2 SAO-DLM在topoDyMFoam中的实现 |
2.2.3 topoDyMFoam的工作原理与流程 |
2.3 本章小结 |
3 动态拓扑两相流求解器topoDyMFoam的验证 |
3.1 平板门溃坝实验 |
3.1.1 模型实验设置 |
3.1.2 数值算例设置 |
3.1.3 结果分析 |
3.2 瀑布沟堰流实验 |
3.2.1 边界条件与算例设置 |
3.2.2 初始条件与数值离散格式 |
3.2.3 结果分析 |
3.3 瀑布沟启门实验 |
3.3.1 模型实验设置 |
3.3.2 数值算例设置 |
3.3.3 结果分析 |
3.4 本章小结 |
4 松江河梯级水电站泄流原型实验及流量修正研究 |
4.1 松江河梯级水电站泄流原型实验 |
4.1.1 实验目的及工程概况 |
4.1.2 实验设置 |
4.1.3 实验结论 |
4.2 松江河梯级水电站流量修正研究 |
4.2.1 双沟、石龙水电站启门泄流数值分析 |
4.2.2 双沟、石龙水电站流量修正研究 |
4.3 本章小结 |
5 溢流坝启门泄流立轴旋涡现象及流动机制研究 |
5.1 松江河梯级水电站原型实验中的立轴旋涡 |
5.2 溢流坝启门泄流立轴旋涡现象研究 |
5.2.1 旋涡的识别与可视化方法 |
5.2.2 溢流坝闸室内旋涡流动现象 |
5.3 溢流坝启门泄流立轴旋涡机制研究 |
5.3.1 立轴旋涡的触发机制 |
5.3.2 立轴旋涡的发展与消亡机制 |
5.4 工程消涡措施探讨 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录A OpenFOAM软件架构及本文通用算例设置 |
A.1 OpenFOAM软件架构 |
A.2 本文通用算例设置 |
附录B topoDyMFoam动网格模块数据接口 |
附录C 旋涡识别方法简介 |
C.1 特征向量法 |
C.2 λ_2准则 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)水电站叠梁门分层取水进水口漩涡特性及临界淹没水深研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 水电站叠梁门分层取水研究进展 |
1.2.2 进水口漩涡特性研究研究进展 |
1.2.3 水电站进水口临界淹没水深研究进展 |
1.3 水电站叠梁门进水口漩涡研究中存在的问题 |
1.4 主要研究内容及创新点 |
2 电站分层取水进水口三维紊流数学模型 |
2.1 紊流方程 |
2.1.1 紊流基本方程 |
2.1.2 紊流模型 |
2.2 多相流模型 |
2.2.1 VOF法 |
2.2.2 漩涡两相界面差值 |
2.3 离散格式及数值计算方法 |
2.4 选用的紊流模型及数值计算方法 |
3 电站叠梁门进水口三维数值模拟与验证 |
3.1 工程概况 |
3.2 分层取水进水口布置 |
3.3 进水口计算域网格及边界条件 |
3.3.1 计算域 |
3.3.2 网格划分 |
3.3.3 边界条件 |
3.3.4 数值计算方法与工况 |
3.4 计算结果验证 |
3.4.1 叠梁门进水口物理模型 |
3.4.2 计算结果与试验结果验证 |
3.5 水流流态及流速分布 |
3.5.1 无叠梁门工况计算结果 |
3.5.2 放置六层叠梁门工况计算结果 |
3.5.3 放置十层叠梁门计算工况结果 |
3.5.4 放置十二层叠梁门计算工况结果 |
3.6 各断面速度分布 |
3.6.1 叠梁门门顶流速分布 |
3.6.2 通仓进水口竖向流速 |
3.6.3 拦污栅处流速分布 |
3.7 压强分布 |
3.8 水头损失 |
3.9 本章小结 |
4 电站叠梁门进水口漩涡特性数值模拟研究 |
4.1 网格加密 |
4.1.1 漩涡的识别与分类 |
4.1.2 数值计算工况 |
4.2 进水口典型漩涡形态数值模拟与验证 |
4.3 进水口漩涡特性的数值模拟及分析 |
4.3.1 不同叠梁门顶水深下进口漩涡计算分析 |
4.3.2 不同流量下进口漩涡计算分析 |
4.4 本章小结 |
5 叠梁门分层取水进水口临界淹没水深研究 |
5.1 影响漩涡形成的因素及量纲分析 |
5.2 分层取水进水口漩涡及临界淹没水深观测物理模型试验 |
5.2.1 试验装置及漩涡观测方法 |
5.2.2 模型比尺效应 |
5.2.3 进水口漩涡观测及临界淹没水深分析 |
5.3 数值模拟延伸计算 |
5.3.1 叠梁门顶临界淹没水深下的漩涡形态对比分析 |
5.3.2 进水口漩涡及临界淹没水深延伸计算工况 |
5.3.3 弗劳德数 1.27 计算工况 |
5.3.4 弗劳德数 0.1 计算工况 |
5.4 叠梁门分层取水进水口临界淹没水深综合分析 |
5.4.1 临界淹没水深拟合公式 |
5.4.2 临界淹没水深拟合公式与规范Gordon公式对比分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论和展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)侧流式消能井横轴漩涡的形成规律与防治方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 水面漩涡的分类 |
1.3 漩涡对水利工程的影响 |
1.3.1 漩涡的危害 |
1.3.2 漩涡的利用 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 理论研究 |
1.4.2 试验研究 |
1.4.3 数值模拟研究 |
1.5 研究横轴漩涡的意义 |
1.6 本文主要研究内容 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
2 横轴漩涡的形成机理分析 |
2.1 漩涡的相关基本理论 |
2.2 侧部孔口漩涡拉伸的原因 |
2.3 漩涡的诱导 |
2.3.1 直线涡诱导速度 |
2.3.2 涡诱导涡 |
2.4 横轴漩涡形成机理 |
2.5 本章小结 |
3 横轴漩涡水力特性探究 |
3.1 研究方法 |
3.1.1 试验装置及测量设备 |
3.1.2 试验方法 |
3.2 拟序特性分析 |
3.3 气柱形态特性分析 |
3.3.1 基本形态 |
3.3.2 气泡脱离过程 |
3.3.3 体态变化过程 |
3.4 横轴漩涡成因分析 |
3.5 本章小结 |
4 横轴漩涡影响因素研究 |
4.1 研究方法 |
4.1.1 试验方法 |
4.1.2 试验结果的评价方法 |
4.2 试验结果与分析 |
4.2.1 输水流量对横轴漩涡的影响 |
4.2.2 淹没水深对横轴漩涡的影响 |
4.2.3 溢流宽度对横轴漩涡的影响 |
4.3 本章小结 |
5 侧流式消能井横轴漩涡防治方法研究 |
5.1 防治横轴漩涡的理论分析 |
5.2 防治横轴漩涡的方法 |
5.2.1 与掺气相关的防治方法 |
5.2.2 与淹没水深相关的防治方法 |
5.2.3 与溢流宽度相关的防治方法 |
5.2.4 其他防治方法 |
5.3 本章小结 |
6 结论和展望 |
6.1 结论 |
6.2 问题与展望 |
参考文献 |
附录: 作者简介 |
(6)闸前漩涡消涡试验及数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 漩涡的危害 |
1.3 研究的目的和意义 |
1.4 漩涡的研究成果综述 |
1.4.1 立轴漩涡水力特性研究 |
1.4.2 漩涡的临界淹没水深研究 |
1.4.3 漩涡的影响因素研究 |
1.4.4 消涡研究 |
1.4.5 数值模拟研究 |
1.5 主要研究方法 |
1.6 主要研究内容 |
2 数值模拟理论 |
2.1 紊流基本方程 |
2.2 紊流模型 |
2.3 自由水面模拟 |
3 平板闸门消涡模型试验研究 |
3.1 消涡隔栅的提出 |
3.2 模型试验 |
3.2.1 模型试验简介 |
3.2.2 试验方法及过程 |
3.2.3 测量仪器装置 |
3.2.4 无消涡隔栅的漩涡形态 |
3.3 一对消涡隔栅方案 |
3.3.1 消涡隔栅布置范围 |
3.3.2 消涡隔栅宽度范围 |
3.3.3 一对消涡隔栅布置位置影响研究 |
3.3.4 一对消涡隔栅布置位置影响研究试验结果 |
3.3.5 一对消涡隔栅的隔栅形态影响研究 |
3.3.6 一对消涡隔栅的隔栅形态影响研究试验结果 |
3.4 两对消涡隔栅方案 |
3.4.1 两对消涡隔栅布置位置和宽度影响研究 |
3.4.2 两对消涡隔栅布置位置和宽度影响研究试验结果 |
3.5 三对消涡隔栅方案 |
3.5.1 三对消涡隔栅布置位置和宽度影响研究 |
3.5.2 三对消涡隔栅布置位置和宽度的影响研究试验结果 |
3.6 消涡试验结果优劣分析 |
3.7 本章小结 |
4 弧形闸门消涡模型试验研究 |
4.1 两对消涡隔栅布置方案 |
4.2 两对消涡隔栅试验结果 |
4.3 平板闸门和弧形闸门消涡试验结果对比分析 |
4.4 本章小结 |
5 消涡前后水力特性对比分析 |
5.1 滞流区高度对比 |
5.1.1 滞流区的测量 |
5.1.2 无消涡隔栅的滞流区高度 |
5.1.3 消涡前后滞流区高度对比 |
5.1.4 消涡前后滞流区高度对比小结 |
5.2 表面环量对比 |
5.2.1 无消涡隔栅的表面环量 |
5.2.2 消涡前后表面环量对比 |
5.2.3 消涡前后表面环量对比小结 |
5.3 进水口拖拽力对比 |
5.3.1 无消涡隔栅的进水口流速 |
5.3.2 消涡前后进水口流速对比 |
5.3.3 无消涡隔栅的进水口拖拽力 |
5.3.4 消涡前后进水口拖拽力对比 |
5.3.5 消涡前后进水口拖拽力对比小结 |
5.4 本章小结 |
6 数值模拟研究 |
6.1 紊流模型及模拟过程 |
6.2 数值模型求解 |
6.3 平板闸门布置消涡隔栅前后的流场模拟研究 |
6.3.1 平板闸门布置消涡隔栅前后水面线对比 |
6.3.2 平板闸门布置消涡隔栅前后流场对比 |
6.3.3 平板闸门布置消涡隔栅前后流场数值模拟小结 |
6.4 弧形闸门布置消涡隔栅前后的流场模拟研究 |
6.4.1 弧形闸门布置消涡隔栅前后水面线对比 |
6.4.2 弧形闸门布置消涡隔栅前后流场对比 |
6.4.3 弧形闸门布置消涡隔栅前后流场数值模拟小结 |
6.5 平板闸门和弧形闸门布置消涡隔栅前后数值模拟对比分析 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 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 |
(7)闸前漩涡特性及影响因素试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.1.1 漩涡的分类 |
1.1.2 漩涡对水利工程的危害 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 理论研究 |
1.2.2 试验研究 |
1.2.3 数值模拟 |
1.3 闸前漩涡研究的意义 |
1.4 本文研究内容和方法 |
1.5 本章小结 |
2 漩涡的基本理论 |
2.1 漩涡基本概念 |
2.1.1 定义 |
2.1.2 涡强 |
2.2 漩涡运动的基本方程 |
2.3 漩涡运动的基本解析解 |
2.3.1 点涡和兰金涡 |
2.3.2 奥辛涡和泰勒涡 |
2.3.3 伯格斯涡 |
2.4 本章小节 |
3 闸前漩涡模型试验研究 |
3.1 试验装置和量测仪器 |
3.2 试验内容 |
3.3 平板闸前水流水力特性试验研究 |
3.3.1 闸前水流流态 |
3.3.2 闸前沿程水深 |
3.3.3 泄流能力 |
3.3.4 闸前沿程流速变化 |
3.4 弧形闸前水流水力特性试验研究 |
3.4.1 闸前水流流态 |
3.4.2 闸前沿程水深 |
3.4.3 泄流能力 |
3.4.4 闸前沿程流速变化 |
3.5 自由表面漩涡的演化过程 |
3.6 闸前漩涡形成机理研究 |
3.7 本章小结 |
4 闸前漩涡影响因素分析 |
4.1 闸前水深和闸门开度的影响 |
4.1.1 平板闸门闸前水深和闸门开度的影响 |
4.1.2 弧形闸门闸前水深和闸门开度的影响 |
4.2 闸门形式的影响 |
4.3 闸门位置的影响 |
4.3.1 平板闸门位置的影响 |
4.3.2 弧形闸门位置的影响 |
4.4 表面张力和黏性力的影响 |
4.5 临界淹没水深公式分析 |
4.6 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 |
(8)竖式进水口消涡措施试验研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 工程概况 |
2 试验模型设计 |
3 竖式进水口处的旋涡观测及分析 |
3.1 旋涡形式及危害 |
3.2 进口流速对旋涡的影响 |
3.3 淹没深度对旋涡的影响 |
4 消涡措施试验研究 |
4.1 消涡措施 |
4.2 设置消涡措施试验成果 |
(9)水平进水口前临界淹没水深试验研究(论文提纲范文)
1 试验概况 |
1.1 试验装置 |
1.2 试验方法 |
2 试验结果分析 |
2.1 旋涡对水平进水口流量的影响 |
2.2 水平进水口前形成旋涡的相对临界淹没水深 |
2.2.1 水流弗劳德数Fr对相对临界淹没水深的影响 |
2.2.2 水流雷诺数Re对相对临界淹没水深的影响 |
2.2.3 相对临界淹没水深综合计算 |
3 结论 |
(10)弧形闸门局部开启时闸前漩涡水力特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 问题提出与研究意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 进水口漩涡的危害 |
1.1.3 研究的意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 立轴漩涡流场水力特性研究 |
1.2.2 进水口漩涡影响因素的研究 |
1.2.3 漩涡缩尺效应的研究 |
1.2.4 漩涡临界淹没水深的研究 |
1.2.5 消涡措施的研究 |
1.3 本文的研究方法及内容 |
1.4 本章小结 |
2 立轴漩涡试验研究 |
2.1 漩涡流场水力特性试验研究 |
2.1.1 试验装置及模型 |
2.1.2 测量方法及试验方案 |
2.1.3 试验结果及分析 |
2.2 闸门局开闸前漩涡水力特性试验研究 |
2.2.1 试验装置及模型 |
2.2.2 测量方法及试验方案 |
2.2.3 闸门局开闸前漩涡特性分析 |
2.2.4 不同比尺模型试验实测数据对比 |
2.2.5 临界淹没水深试验结果 |
2.3 本章小结 |
3 立轴漩涡流场特性理论研究 |
3.1 立轴漩涡流场的基本方程 |
3.2 立轴漩涡流场数学模型的建立 |
3.2.1 切向流速分布 |
3.2.2 径向流速分布 |
3.2.3 轴向流速分布 |
3.2.4 水面线分布 |
3.2.5 涡核半径分布 |
3.3 本章小结 |
4 粘性力和表面张力对闸前漩涡影响研究 |
4.1 粘性力和表面张力影响的理论分析 |
4.1.1 表面张力的影响 |
4.1.2 粘性力的影响 |
4.2 粘性力和表面张力影响的试验研究 |
4.2.1 闸门局开闸前行进水流特性试验结果分析 |
4.2.2 临界雷诺数和韦伯数 |
4.3 本章小结 |
5 闸门局开闸前漩涡临界淹没水深研究 |
5.1 临界淹没水深作用机理分析 |
5.1.1 闸门局开闸前水深对漩涡的影响 |
5.1.2 闸门局开闸前漩涡临界淹没水深影响因素 |
5.2 临界淹没水深公式理论推导 |
5.3 理论公式与试验数据对比 |
5.3.1 与本文试验数据对比 |
5.3.2 与前人研究结果对比 |
5.4 本章小结 |
6 闸门局开闸前漩涡消涡措施研究 |
6.1 闸门局开闸前漩涡消涡措施的选择 |
6.2 消涡隔栅的试验研究 |
6.2.1 一对竖向消涡隔栅方案 |
6.2.2 两对竖向消涡隔栅方案 |
6.2.3 三对竖向消涡隔栅方案 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、水工建筑物进水口前立轴旋涡的研究(论文参考文献)
- [1]长陡坡隧洞水力特性试验研究[D]. 杜庭宝. 南昌工程学院, 2020(06)
- [2]低水头有压竖式进水口体型设计与模型试验研究[J]. 郝鑫,杨超林,王均星,邓竣文. 中国农村水利水电, 2020(08)
- [3]溢流坝启门泄流过程瞬态水力特性研究[D]. 陆遥. 大连理工大学, 2019(08)
- [4]水电站叠梁门分层取水进水口漩涡特性及临界淹没水深研究[D]. 邓淯宸. 西安理工大学, 2019(08)
- [5]侧流式消能井横轴漩涡的形成规律与防治方法研究[D]. 史梦珊. 浙江大学, 2019(01)
- [6]闸前漩涡消涡试验及数值模拟研究[D]. 刘洁洁. 大连理工大学, 2018(02)
- [7]闸前漩涡特性及影响因素试验研究[D]. 张鸿煜. 大连理工大学, 2018(02)
- [8]竖式进水口消涡措施试验研究[J]. 杨超林,王均星,罗志鹏,郝鑫,杨晓. 中国农村水利水电, 2017(08)
- [9]水平进水口前临界淹没水深试验研究[J]. 刘贞姬,宗全利,刘焕芳. 人民黄河, 2017(07)
- [10]弧形闸门局部开启时闸前漩涡水力特性研究[D]. 孙洪亮. 大连理工大学, 2016(08)