【摘要】：挑流消能措施通常借助于挑流鼻坎挑流作用將高速水流挑射至空中擴(kuò)散碰撞消除能量。但因泄洪洞出流流速一般較高，常常使挑坎過流面產(chǎn)生負(fù)壓、空蝕等問題,出口水舌形態(tài)與分布難以預(yù)測，因此對泄洪洞泄流及出口流場信息的研究具有重要的現(xiàn)實意義。 該問題的研究通常借助物理模型試驗和數(shù)值模擬方法。近些年來，計算機(jī)性能的不斷提升和計算流體動力學(xué)的快速發(fā)展，使得數(shù)值模擬技術(shù)已成為研究泄洪洞水力特性的重要方法。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合赤峰市三座店水利樞紐左岸泄洪沖沙洞物理模型試驗結(jié)果，通過數(shù)學(xué)模型分析計算，得到以下主要成果： 1）應(yīng)用ICEM軟件，，對三座店水庫左岸泄洪洞三維模型建立了拓?fù)鋲K，并用ocrtree方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，使用有限體積法離散網(wǎng)格，采用VOF方法對自由水面進(jìn)行追蹤，使用可實現(xiàn)k-ε雙方程模型閉合N-S方程；對泄洪洞泄流進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，結(jié)果表明，同體型同工況下泄洪洞出口流量、水面流態(tài)、壓力分布和流速分布等水力要素的計算值與物理模型實測值吻合良好。說明數(shù)值模擬采用的模型合理，方法正確，其結(jié)果可為實際工程的設(shè)計及應(yīng)用提供技術(shù)支持。 2）分析計算了差動坎和舌形坎兩種挑坎方案的水流流態(tài)、流速分布及壓力分布，結(jié)果表明，舌形挑坎具有較大優(yōu)勢。 3）對于泄流建筑物泄流及消能防沖等問題而言，物理模型試驗具有不可替代的優(yōu)勢，數(shù)值模擬計算可作為輔助工具擴(kuò)充試驗數(shù)據(jù)，提供流體流動的完整信息。
[Abstract]:The energy dissipation measures usually eliminate the energy of high velocity flow through the air diffusion collision by means of the effect of jet nostrils. However, due to the high velocity of discharge in the discharge tunnel, the problems such as negative pressure and cavitation are often caused by the spillway, and the shape and distribution of the outlet water tongue are difficult to predict. Therefore, the study on the information of the discharge and the outlet flow field of the spillway is of great practical significance. This problem is usually studied by physical model test and numerical simulation. In recent years, with the continuous improvement of computer performance and the rapid development of computational fluid dynamics, numerical simulation technology has become an important method to study the hydraulic characteristics of flood discharge tunnel. On the basis of summing up the previous research results, combined with the physical model test results of the left bank flood discharge and sand flushing tunnel of Sanjiadian Water Control Project in Chifeng City, the following main results are obtained through mathematical model analysis and calculation: 1) the ICEM software is used. A topological block is established for the 3D model of the left bank of Sanjiadian Reservoir flood discharge tunnel. The ocrtree method is used to divide the grid, the finite volume method is used to discretize the grid, and the VOF method is used to track the free water surface. Using the K- 蔚 two-equation model to close the N-S equation, the 3D numerical simulation of the discharge of the flood discharge tunnel is carried out. The results show that the outlet flow rate and the water surface flow state of the discharge tunnel under the same shape and the same working condition are obtained. The calculated values of hydraulic factors such as pressure distribution and velocity distribution are in good agreement with the measured values of physical model. It is shown that the model used in numerical simulation is reasonable and the method is correct. The results can provide technical support for the design and application of practical projects. 2) the flow patterns of the two schemes of differential and tongue ridges are analyzed and calculated. The results of velocity distribution and pressure distribution show that the tongue ridges have great advantages. 3) physical model tests have irreplaceable advantages for discharging and energy dissipation and anti-scour problems of discharging buildings. Numerical simulation can be used as an auxiliary tool to expand test data and provide complete information of fluid flow.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV135.2

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本文編號：2124181