水閘為水利工程中一種重要的水工建筑物,運用閘門的開啟度對流量和水位進行調(diào)節(jié)。我國大部分水閘為多孔水閘,在水閘來流水量與設(shè)計流量不同時,可以通過設(shè)置水閘不同開度和閘孔開啟數(shù)目以適應(yīng)不同流量的要求,但在不同開度和孔數(shù)下運行時,其流態(tài)與設(shè)計流量流態(tài)必定發(fā)生變化,導(dǎo)致流動不穩(wěn)定和不良流態(tài)的形成,嚴重時引起水閘建筑物的沖刷破壞和泥沙淤積,給水閘運行帶來不利影響。山東黃河打漁張引黃閘屬于多孔開敞式水閘,隨著工程運行年限的不斷增長,該閘出現(xiàn)安全隱患,根據(jù)原閘安全鑒定復(fù)核情況進行了除險加固。本文以打漁張引黃閘除險加固工程為背景,結(jié)合水閘和計算流體動力學(xué)理論,采用數(shù)值計算分析手段,對多孔水閘三維湍流流動特性展開如下研究:(1)分析總結(jié)了具有自由水面的水閘三維湍流數(shù)值模擬的控制方程和湍流模型,為數(shù)值模擬計算提供理論依據(jù)。(2)通過Pointwise建模軟件建立水閘閘室和上下游連接段的三維湍流流動數(shù)學(xué)模型,并對所建立的物理模型進行網(wǎng)格剖分和網(wǎng)格質(zhì)量檢查以及邊界條件的設(shè)置。(3)運用Fluent軟件對水閘的水流流動特性進行了數(shù)值模擬,對水閘的自由液面采用VOF水-氣兩相流模型進行捕捉,采用渦粘模型中的標準兩方程模型、PISO算法進行非定常計算,比較分析了不同相對開度和不同來流流量時的流態(tài)、漩渦分布,對制定合理的閘門調(diào)度方式具有重要意義。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV135
【部分圖文】：

水閘平面圖

高程為 8.89m，上游水位選取設(shè)計水位 11.05m，過閘水位差為 0.2m，所以下游水位為10.85m，水位上方有 1m 左右的空氣，空氣入口高程為 11.89m。3.2.2 模型建立數(shù)值模擬首先要建立水閘上游連接段、閘室段和下游連接段的物理模型，水閘建模的過程非常復(fù)雜和繁瑣，網(wǎng)格生成質(zhì)量對數(shù)值模擬結(jié)果的精確性和合理性有著重要的影響。根據(jù)打漁張引黃閘工程上游連接段、閘室和下游連接段幾何尺寸參數(shù)，在Pointwise 軟件中建立水閘模型和網(wǎng)格劃分。3.2.3 網(wǎng)格的劃分對水閘計算區(qū)域在 Pointwise 中劃分網(wǎng)格并定義邊界的類型，輸出.cas 的格式導(dǎo)入Ansys Fluent 中進行數(shù)值計算。如果所建模型是根據(jù)實際工程按照 1:1 建立，模型體積較大，劃分網(wǎng)格數(shù)較多，計算機硬件要求較高，計算花費時間較長，所以論文根據(jù)重力相似準則對模型進行縮放，縮放比尺為 4L 。數(shù)值模擬計算的計算區(qū)域三維網(wǎng)格圖如圖 3-2 所示。

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文He 0 .60 0.176(4式中s —由圖 4-1[55]查得；b —閘孔總寬度；e—閘門開度；He—閘孔的相對開度；H —從堰頂算起的閘前水深；
【參考文獻】

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本文編號：2835404