挑流消能廣泛地應(yīng)用于各種泄水建筑物,為增加泄流能量的快速耗散,不同體型的挑流鼻坎應(yīng)運(yùn)而生。陳舊的經(jīng)驗(yàn)公式已不適用于描述各種復(fù)雜挑流鼻坎的水力特性。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)新型消能工挑射距離等水力特性的研究主要采取理論公式推導(dǎo)、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬等手段展開(kāi)。本文首先簡(jiǎn)單介紹挑流消能的數(shù)值模擬理論與方法,針對(duì)普通差動(dòng)式挑坎水舌僅有橫向擴(kuò)散的問(wèn)題,提出一種新型縱向錯(cuò)落差動(dòng)式挑坎結(jié)構(gòu),并對(duì)其挑流消能水力特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究,本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）遵循差動(dòng)式挑坎的設(shè)計(jì)原則,基于工程原有溢流堰的下游坡比和堰型曲線,設(shè)計(jì)五種不同高低坎挑角的新型縱向錯(cuò)落差動(dòng)式挑坎,彼此高坎反弧半徑也各不相同。并將工程實(shí)例原本的連續(xù)式挑坎按校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位分別進(jìn)行數(shù)值模擬。計(jì)算所得坎頂流速與公式估算值基本吻合,驗(yàn)證了數(shù)值模擬應(yīng)用于新型消能工研究的可行性。（2）在CAD軟件中繪制五種新型挑坎的二維剖面圖,然后導(dǎo)入Gambit軟件中拉伸三維建模,非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格劃分采用ICEM CFD軟件。經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)的網(wǎng)格在Fluent軟件中計(jì)算。采用后處理軟件Tecplot繪制新型挑坎不同剖面的水舌流態(tài)圖、湍動(dòng)能和湍動(dòng)能耗散率... 

【文章來(lái)源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

挑流消能示意圖

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文2 挑流消能的數(shù)值模擬理論與方法2.1 挑流消能工的水力特性分析在挑流消能發(fā)展過(guò)程中，針對(duì)前一章所提到的挑坎處水舌被撕裂的局部消能，人們不斷地改進(jìn)挑流消能坎的形狀，以求達(dá)到更滿意的消能效果。出于盡可能加大水舌各向摻氣擴(kuò)散面積、增大挑距以保護(hù)基礎(chǔ)目的，改進(jìn)發(fā)明了差動(dòng)式挑坎、窄縫式挑坎等系列新型挑流鼻坎[30,31]。針對(duì)不同挑流消能工的水力特性，可從各自的類型角度進(jìn)行分析。2.1.1 連續(xù)式挑坎連續(xù)式挑坎（continues flip bucket）是體型最為簡(jiǎn)單的一種挑坎，主要體型參數(shù)是反弧半徑 R、挑角（反弧半徑的末端角度θ）、坎高 a（由反弧底到挑坎頂?shù)母卟睿�。其中設(shè)計(jì)尺寸需滿足關(guān)系式 a = R（ 1- cos ）。

差動(dòng)式挑坎動(dòng)式挑流鼻坎（differential flip bucket）[34]的高坎（齒）和低坎（槽）較為泄水流分為若干股不同出射角度的水舌。高坎和低坎互不相同的挑角使得同，因此在下游河床被沖刷的面積得到有效增大，有利于對(duì)泄水建筑物的且相比于簡(jiǎn)單的連續(xù)式挑坎，高低坎水舌彼此之間的摩擦消能和摻氣消能坎的體型而得到明顯增加。此外，合理選用高低坎的橫剖面形狀時(shí)，還能免側(cè)壁空蝕的發(fā)生。研究差動(dòng)式挑坎水力特性時(shí)，劉延瓊[35]等人集合擴(kuò)散式、窄縫式、差動(dòng)式首創(chuàng)性地提出高擴(kuò)散低收縮差動(dòng)式挑坎。著重分析了其兩個(gè)重要體型參數(shù)差的取值范圍，以期望獲得良好的水流流態(tài)和下游沖刷。當(dāng)改變高擴(kuò)散低坎收縮比時(shí)，張挺[36,37]等人采用模型試驗(yàn)手段從高低坎的分流規(guī)律、坎內(nèi)游最大沖坑深度等多個(gè)指標(biāo)來(lái)綜合衡量對(duì)其水力特性的影響，并得出之間，還發(fā)現(xiàn)側(cè)壁位置不存在負(fù)壓區(qū)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Energy dissipation of slot-type flip buckets[J]. 吳建華,李書(shū)芳,馬飛.  Journal of Hydrodynamics. 2018(02)
[2]二級(jí)齒墩式內(nèi)消能工的數(shù)值模擬[J]. 宋佳杰,田淳.  水電能源科學(xué). 2017(06)
[3]異型挑流鼻坎三維設(shè)計(jì)及整體泄流模擬研究[J]. 劉飛鵬,龔愛(ài)民,陳春武,郝蓓蓓.  人民黃河. 2017(05)
[4]平底差動(dòng)坎的流態(tài)和水舌挑距[J]. 孫紅娟,馬飛,駱超.  水電能源科學(xué). 2017(03)
[5]陣列式燕尾坎水力特性研究[J]. 王晶,鄧軍,呂利,楊正麗.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(03)
[6]斜鼻坎挑流消能水力特性試驗(yàn)研究[J]. 尹韜,邱勇,劉春云,羅鵬,趙洪梅.  水利科技與經(jīng)濟(jì). 2016(10)
[7]蓋板對(duì)泄洪隧道急流彎道水利特性的影響[J]. 馬曉,王波,宋家俊,昌子多,陳云良.  中國(guó)科技論文. 2016(19)
[8]A new type of leak-floor flip bucket[J]. DENG Jun,YANG ZhengLi,TIAN Zhong,ZHANG FaXing,WEI WangRu,YOU Xiang,XU WeiLin.  Science China（Technological Sciences）. 2016(04)
[9]斜鼻坎挑流消能在黑石羅水庫(kù)的應(yīng)用[J]. 邱勇,龔愛(ài)民.  水電能源科學(xué). 2016(03)
[10]Ski-jump trajectory based on take-off velocity[J]. 吳建華,許準(zhǔn),姚莉,馬飛.  Journal of Hydrodynamics. 2016(01)

博士論文
[1]寬尾墩和階梯溢流壩一體化數(shù)值模擬[D]. 張挺.四川大學(xué) 2005

碩士論文
[1]側(cè)槽溢洪道水力特性模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D]. 陳小威.西安理工大學(xué) 2017
[2]三維VOF模型在臺(tái)階式溢洪道中的應(yīng)用研究[D]. 郭馨.青海大學(xué) 2017
[3]臺(tái)階式溢洪道摻氣水流數(shù)值模擬[D]. 鄒璐.西安理工大學(xué) 2016
[4]某泄洪底孔水力特性的試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D]. 王昊.大連理工大學(xué) 2016
[5]溢洪道彎道段水力特性的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[D]. 欒京京.山東大學(xué) 2015
[6]某階梯溢洪道的水流水力特性數(shù)值模擬研究[D]. 高夢(mèng)露.大連理工大學(xué) 2015
[7]溢流壩泄流過(guò)程水流流態(tài)數(shù)值模擬[D]. 楊思雨.大連理工大學(xué) 2015
[8]洞式溢洪道的水力特性試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D]. 張巖.大連理工大學(xué) 2015
[9]小灣河水庫(kù)臺(tái)階溢洪道泄流三維數(shù)值模擬[D]. 施小金.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2014
[10]阿拉溝水庫(kù)溢洪道泄水水力特性試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[D]. 木克然·阿娃.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013



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