【摘要】：水閘在實際運行過程中,常常由于流量大、消能不充分等導致閘下游邊坡及海漫會有不同程度沖刷破壞,甚至建筑物損壞,直接影響水閘興利作用和運行的安全。因此,對水閘閘后水流如何有效地消除水流能量進行分析研究顯得非常重要,可以通過合理選擇消力池結構形式、增加輔助消能工等方法提高消能效果。本文以成子河分洪閘為研究對象,借助水工整體模型試驗,對閘下消力池和海漫段消能效果及流態(tài)進行觀測分析,并采用流體計算軟件FLUENT對該分洪閘進行了相關數(shù)值計算。采用Gambit軟件建立水閘整體數(shù)值模型,采用Realizable k-ε紊流模型和VOF法對該分洪閘進行了三維數(shù)值模擬。本文的主要研究內容和研究成果如下:(1)依照水工整體模型試驗的相似準則,通過正態(tài)物理模型試驗,觀測閘下的水流流態(tài)及對下游消能設施、河床沖刷的影響。形成合理可行的消能設計方案,可為水閘建設和管理提供必要依據(jù)。(2)通過對水閘單曲線溢流堰消能結構方案模型試驗研究,結果表明消力池底板負壓較大,二級消力池和海漫斜坡段急流區(qū)較長,閘下游水流出現(xiàn)回旋,其消能效果不理想。對試驗模型單曲線溢流堰消能結構方案消能措施進行合理優(yōu)化,并對優(yōu)化方案進行水力特性模型試驗研究。結果表明,模型最終優(yōu)化布置方案在二級消力池斜坡段合理設置三道消力坎,海漫斜坡合理布置兩道消力坎后,其海漫段水流流態(tài)平穩(wěn),出流能與海漫下游河床良好的銜接。(3)在單曲線溢流堰消能結構優(yōu)化方案基礎上,對水閘模型二級消力池結構進行設計,提出雙曲線溢流堰二級消能結構方案,并對該方案模型進行閘下水力特性試驗研究,對比分析兩種方案試驗結果。其結果表明,雙曲線溢流堰二級消能結構方案消能效果更為理想。(4)采用Realizable k-ε紊流模型對該分洪閘模型單曲線溢流堰消能結構方案、單曲線溢流堰消能結構最終優(yōu)化布置方案和雙曲線溢流堰消能結構方案進行數(shù)值模擬計算。通過對各方案過閘水流的數(shù)值模擬,分析流場和壓力場分布,計算結果大體與模型試驗相吻合。進而對比分析數(shù)值計算和模型試驗結果,結果表明數(shù)值計算結果與試驗結果大致相同。
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV66;TV135
【圖文】：

邐姚名盼成子河分洪閘消能試驗研究及水力特性數(shù)值模擬邐１９逡逑總體流態(tài)較好，沒有回旋區(qū)，流入閘孔前水流均勻平緩。閘下游流態(tài)，閘后下游段面層逡逑流態(tài)，水流經過二級消能后的下游海漫段入口段水流流速較大，臨近防沖槽右側有微速逡逑回旋區(qū)；閘后底層下游近防沖槽左右兩側有微速回旋區(qū)，水流整體能平順的進入下游河逡逑道。單曲線溢流堰消能結構方案面層、底層流態(tài)圖如圖２－８，邋２－９所示。逡逑一＂＿＿逡逑

二級消力池設計成曲線溢流堰后，加快能量耗散、減小斜坡段的水流流速，使存在急流逡逑區(qū)長度相比最終優(yōu)化布置方案縮短許多，有利于工程的安全的運行。試驗觀測工況二下逡逑消力池平面流態(tài)圖如圖３－９所示。逡逑媝感、、逡逑ｍｍ．逡逑圖３－９試驗工況二下消力池平面流態(tài)圖逡逑

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本文編號：2781570