【摘要】：某高速主線要穿越數(shù)量眾多的尾礦庫群,而尾礦庫一旦發(fā)生破壞將會直接影響到下游人民的生命財產(chǎn)安全以及高速施工進度,所以確保尾礦庫的安全是至關(guān)重要的。大多數(shù)尾礦庫事故的發(fā)生是由于排洪系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致的,因此,保證尾礦庫區(qū)的安全首要任務(wù)就是要確保尾礦庫排洪系統(tǒng)能夠安全工作。本文以某高速所穿越的尾礦庫排水系統(tǒng)為研究背景,結(jié)合水工模型試驗與數(shù)值模擬方法對尾礦庫排水系統(tǒng)中局部泄水建筑物水流流態(tài)、水流速度、水流厚度及消能率等進行分析計算,為尾礦庫排洪系統(tǒng)的設(shè)計提供理論依據(jù)。本文試驗部分主要工作內(nèi)容如下:(1)水工模型的設(shè)計與制作。將所設(shè)計的旋流式豎井分為三種型號,分別為Ⅰ型旋流式豎井泄洪洞、Ⅱ型旋流式豎井泄洪洞、Ⅲ型旋流式豎井泄洪洞,根據(jù)試驗設(shè)計理論,選取有機玻璃作為模型材料,并按照一定比尺的縮放制成水工模型。(2)水工模型試驗。試驗過程中量測正常工況和洪水工況下排水井的泄流流量。將所測流量施加到Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型旋流式豎井泄洪洞的上游排水隧洞,同時采用合適的方法和設(shè)備記錄水流速度、豎井段水流厚度等數(shù)據(jù),著重觀察排洪建筑物的水流流態(tài),并計算三種型號泄水建筑物豎井的消能率。近些年快速興起的計算流體力學(xué)(CFD)方法較于水工模型試驗具有低成本、高效率、數(shù)據(jù)全面等優(yōu)勢,在工程界、學(xué)術(shù)界得到了廣泛的應(yīng)用,但是在尾礦庫排洪系統(tǒng)的設(shè)計和研究領(lǐng)域該方法并未被普遍應(yīng)用。本文對CFD主要湍流模型理論、湍流的數(shù)值模擬、數(shù)值求解方法等理論知識進行了闡述。結(jié)合水工模型試驗,在計算流體軟件中創(chuàng)建三種型號旋流式豎井的三維數(shù)值模型,模擬計算其典型部位水流流速、水流流態(tài)及壓力等。所得數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果基本相符。
【圖文】：

第二章 工程情況簡介與水工模型設(shè)計2.1 工程情況簡介高速線路所穿越的尾礦庫屬于山谷型尾礦庫，尾礦庫庫容約 6.7×108m3，壩頂高程約 820.0 m，初期壩采用碾壓堆石壩型式，庫區(qū)采石筑壩，初期壩最大壩高為 60 m。高速線路與尾礦庫之間的距離約 150 m，線路通過處比尾礦庫沉積灘高約 1.0 m，，比尾礦庫壩頂高程低約 3.0 m。高速主線擬以路基形式從庫區(qū)沉積灘內(nèi)通過，如圖 2-1，高速與尾礦庫之間的位置關(guān)系平面示意圖，對尾礦庫中改建的排洪系統(tǒng)擬采用旋流式豎井形式，從而對旋流式豎井進行研究。

尾礦庫排洪系統(tǒng)擬采用排水井—上游隧洞—渦室洪水，本論文選取排洪系統(tǒng)中局部泄水建筑物—作為主要研究對象，局部泄水建筑物縱斷面圖，旋流式豎井泄水建筑物主要由上游排水隧洞、渦如圖 2-3 所示。泄水建筑物整體采用鋼筋混凝面處理平整，突體突起高度不得超過 0.02 m。排 1.5 m，凈高 1.8 m，渦室直徑 3 m，豎井直徑 1底部 60.5 m，旋流式豎井底部設(shè)有消力井，消力
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV131.6;TD926

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 呂鳴聰;朱利;陳瑞華;張法星;劉善均;;旋流式豎井底部消能區(qū)壓力特性研究[J];人民黃河;2015年05期

2 陳歡;李瑞林;賈曄;王敬瑞;;排水系統(tǒng)泄流能力計算方法探討[J];現(xiàn)代礦業(yè);2015年02期

3 劉瀚和;余國平;;尾礦庫斜槽式排洪系統(tǒng)泄流能力探討[J];金屬礦山;2012年03期

4 董興林;楊開林;郭新蕾;郭永鑫;;旋流喇叭形豎井泄洪洞水力學(xué)機理及應(yīng)用[J];水利學(xué)報;2011年01期

5 李紅艷;戴常軍;;某尾礦庫排洪系統(tǒng)泄洪能力計算探討[J];黑龍江冶金;2009年03期

6 任志安;郝點;謝紅杰;;幾種湍流模型及其在FLUENT中的應(yīng)用[J];化工裝備技術(shù);2009年02期

7 陳華勇;鄧軍;胡靜;謝波;劉斌;劉軍;;旋流式豎井泄洪洞水力要素的數(shù)值模擬與試驗研究[J];水力發(fā)電;2008年03期

8 韓春玲;王修貴;時述鳳;;水工模型試驗中的相似性定律[J];中國水運(學(xué)術(shù)版);2006年10期

9 崔桂香,許春曉,張兆順;湍流大渦數(shù)值模擬進展[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2004年02期

10 沈樓燕;關(guān)于尾礦庫排洪系統(tǒng)設(shè)計中的問題探討[J];有色金屬(礦山部分);2003年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李永紅;明渠正常水深數(shù)值求解方法研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙建永;旋流式豎井渦室水力特性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

2 瞿曉峰;二維摻氣水舌的數(shù)值模擬研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2017年

3 韓超;某尾礦庫復(fù)雜排洪系統(tǒng)水工模型試驗及水力計算研究[D];石家莊鐵道大學(xué);2017年

4 易聰;尾礦庫排洪系統(tǒng)水力特性數(shù)值模擬研究[D];南昌大學(xué);2016年

5 梁家健;高雷諾數(shù)下空腔的大渦模擬[D];華中科技大學(xué);2016年

6 施春蓉;環(huán)境友好型內(nèi)消能工—旋流環(huán)形堰豎井泄洪洞的數(shù)值模擬[D];河北工程大學(xué);2015年

7 胡良才;基于不同拋物線方程泄洪洞體型的試驗及數(shù)值模擬研究[D];天津大學(xué);2010年

8 張帝;高壩的二級挑流消能研究[D];大連理工大學(xué);2010年

9 吳小麗;水平旋流泄洪洞空化特性及相似律問題的初步探討[D];西安理工大學(xué);2010年

10 付波;水平旋流內(nèi)消能泄洪洞水力特性的數(shù)值模擬[D];西安理工大學(xué);2008年

本文編號：2686026