發(fā)布時(shí)間：2021-04-20 09:59

　　當(dāng)前,面廣量大的中小型泵站普遍采用開(kāi)敞式進(jìn)水池的進(jìn)水形式,開(kāi)敞式進(jìn)水池易形成危害極大的水面吸氣漩渦。為消除水面漩渦,對(duì)開(kāi)敞式進(jìn)水池進(jìn)行封閉式改造。前期模型及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究均表明,開(kāi)敞式進(jìn)水池經(jīng)過(guò)封閉式改造后,雖然消除了水面漩渦,但是誘發(fā)了新的頂板附壁渦。隨著江蘇省灌區(qū)改造和中小型泵站更新改造的實(shí)施,拓寬泵站穩(wěn)定運(yùn)行范圍,防治頂板附壁渦顯得十分迫切和必要。在此背景下,本文以模型實(shí)驗(yàn)為手段,采用圖像處理、高頻壓力脈動(dòng)測(cè)試和時(shí)頻分析的方法,結(jié)合數(shù)值模擬,對(duì)封閉式進(jìn)水池頂板附壁渦的發(fā)生機(jī)理和防治措施展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）研究了不同湍流模型下的封閉式進(jìn)水池的水力性能和頂板壓力場(chǎng)特性,分別對(duì)葉輪和封閉式進(jìn)水池開(kāi)展了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析。預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明Standard k-ε湍流模型預(yù)測(cè)高效區(qū)與實(shí)驗(yàn)一致,且Standardk-ε湍流模型對(duì)頂板的壓力分布預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確,最終選用Standard k-ε湍流模型作為后續(xù)研究的湍流模型,網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析表明葉輪網(wǎng)格單元數(shù)大于30萬(wàn),封閉式進(jìn)水池網(wǎng)格單元數(shù)大于50萬(wàn)后,計(jì)算結(jié)果趨于穩(wěn)定。（2）設(shè)計(jì)建立了具有透明觀測(cè)實(shí)驗(yàn)段的封閉式進(jìn)水池循環(huán)實(shí)... 

【文章來(lái)源】：揚(yáng)州大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：165 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)說(shuō)明
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 進(jìn)水池實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究
        1.2.2 漩渦形成機(jī)理及模式研究
        1.2.3 進(jìn)水口漩渦成因及影響因素研究
        1.2.4 漩渦模擬比尺效應(yīng)研究
        1.2.5 進(jìn)水池消渦研究
        1.2.6 進(jìn)水池幾何參數(shù)
    1.3 研究?jī)?nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
第二章 封閉式進(jìn)水池?cái)?shù)值模擬方法及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    2.1 數(shù)值模擬方法
        2.1.1 流體力學(xué)控制方程
        2.1.2 控制方程離散方法
        2.1.3 空間離散的格式
        2.1.4 控制方程組的求解
        2.1.5 湍流模型
        2.1.6 網(wǎng)格剖分方法
    2.2 封閉式進(jìn)水池?cái)?shù)值模擬方法及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        2.2.1 封閉式進(jìn)水池計(jì)算模型
        2.2.2 計(jì)算網(wǎng)格
        2.2.3 湍流模型
    2.3 本章小結(jié)
第三章 封閉式進(jìn)水池流動(dòng)特性及水力性能實(shí)驗(yàn)
    3.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
    3.2 水力性能實(shí)驗(yàn)采集方法
        3.2.1 數(shù)據(jù)采集儀器
        3.2.2 測(cè)量不確定度
        3.2.3 水力性能
    3.3 高頻壓力脈動(dòng)采集
        3.3.1 采集儀器
        3.3.2 測(cè)點(diǎn)布置及壓力采集方法
    3.4 壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)處理方法
        3.4.1 壓力脈動(dòng)信號(hào)的采集
        3.4.2 壓力脈動(dòng)頻域提取方法
        3.4.3 相關(guān)分析方法
    3.5 采樣時(shí)間對(duì)壓力脈動(dòng)特性影響
    3.6 頂板附壁渦流動(dòng)觀測(cè)
    3.7 本章小結(jié)
第四章 封閉式進(jìn)水池頂板附壁渦流動(dòng)特性
    4.1 頂板附壁渦形態(tài)及演化
        4.1.1 頂板附壁渦形態(tài)
        4.1.2 頂板附壁渦的演化
    4.2 頂板附壁渦壓力脈動(dòng)頻域特性
        4.2.1 無(wú)可見(jiàn)渦時(shí)段
        4.2.2 頂板附壁渦發(fā)生時(shí)段
    4.3 頂板附壁渦壓力脈動(dòng)時(shí)域特性
    4.4 非定常數(shù)值模擬
        4.4.1 邊界條件
        4.4.2 頂板附壁渦分布特性
        4.4.3 壁面渦量場(chǎng)分布特性
        4.4.4 喇叭口流態(tài)
    4.5 頂板附壁渦形成機(jī)理
    4.6 本章小結(jié)
第五章 封閉式進(jìn)水池頂板附壁渦發(fā)生影響因素
    5.1 流量對(duì)頂板附壁渦的影響
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)工況
        5.1.2 不同流量下頂板附壁渦出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律
        5.1.3 不同流量工況下頂板的壓力場(chǎng)特性
        5.1.4 不同流量工況下頂板的壓力頻譜特性
    5.2 來(lái)流水深對(duì)頂板附壁渦的影響
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)工況
        5.2.2 不同水深工況頂板附壁渦出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律
        5.2.3 不同水深工況下頂板的壓力場(chǎng)特性
        5.2.4 不同水深工況下頂板的壓力頻譜特性
    5.3 頂板高度對(duì)頂板附壁渦的影響
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)觀測(cè)
        5.3.2 頂板高度對(duì)頂板壓力場(chǎng)的影響
        5.3.3 頂板高度對(duì)頂板的壓力頻譜的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 封閉式進(jìn)水池頂板附壁渦消渦方法
    6.1 W形后壁幾何參數(shù)對(duì)消渦效果影響
        6.1.1 研究方案
        6.1.2 近壁面流場(chǎng)及渦量場(chǎng)特性
        6.1.3 內(nèi)流場(chǎng)特性及水力特性
    6.2 不同后壁形式對(duì)消渦效果影響
        6.2.1 研究方案
        6.2.2 近壁面流場(chǎng)及渦量特性
        6.2.3 內(nèi)流場(chǎng)特性及水力特性
        6.2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.3 壁面柵條消渦方法
        6.3.1 研究方案
        6.3.2 近壁面流場(chǎng)及渦量特性
        6.3.3 內(nèi)流場(chǎng)特性及水力特性
        6.3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的相關(guān)科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于LES的泵站前池表面渦及液下渦流瞬態(tài)特性分析[J]. 潘強(qiáng),施衛(wèi)東,趙瑞杰,張德勝.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]軸流泵裝置進(jìn)水漩渦對(duì)壓力脈動(dòng)的影響[J]. 宋希杰,劉超,羅燦.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(02)
[3]泵站內(nèi)部流動(dòng)分析方法研究進(jìn)展[J]. 王福軍,唐學(xué)林,陳鑫,肖若富,姚志峰,楊魏.  水利學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]水泵進(jìn)水池底部壓力脈動(dòng)特性試驗(yàn)[J]. 宋希杰,劉超,楊帆,查智力,嚴(yán)天序,黃佳衛(wèi).  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2017(11)
[5]軸流泵失速工況下非定常流動(dòng)特性研究[J]. 鄭源,陳宇杰,張睿,葛新峰,林國(guó)朋,孫奧冉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2017(07)
[6]大型泵站進(jìn)水流場(chǎng)組合式導(dǎo)流墩整流效果分析[J]. 資丹,王福軍,姚志峰,侯亞康,肖若富,何成連,陽(yáng)恩寶.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(16)
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[8]泵站裝置蝸形進(jìn)水池流態(tài)與水力性能分析[J]. 劉厚林,周孝華,王凱,王文博.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(11)
[9]軸流泵輪緣間隙非定常流動(dòng)的大渦模擬[J]. 黎耀軍,沈金峰,劉竹青,唐學(xué)林,張志民.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2013(S1)
[10]軸流泵葉輪出口尾跡區(qū)非定常壓力和速度場(chǎng)特性[J]. 張德勝,施衛(wèi)東,李通通,張華,關(guān)醒凡.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(17)

博士論文
[1]低揚(yáng)程泵裝置水動(dòng)力特性及多目標(biāo)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊帆.揚(yáng)州大學(xué) 2013

碩士論文
[1]離心泵內(nèi)非定常流動(dòng)及其激勵(lì)信號(hào)分析[D]. 楊麗.江蘇大學(xué) 2017
[2]泵站進(jìn)水池自由表面漩渦及防護(hù)措施研究[D]. 魏航.揚(yáng)州大學(xué) 2016
[3]立式軸流泵進(jìn)水偏轉(zhuǎn)的數(shù)值模擬與V3V測(cè)試[D]. 許健.揚(yáng)州大學(xué) 2016
[4]箱涵式流道及泵葉輪進(jìn)口三維流場(chǎng)激光測(cè)量[D]. 梁豪杰.揚(yáng)州大學(xué) 2013
[5]進(jìn)水口漩渦縮尺效應(yīng)研究[D]. 張磊.天津大學(xué) 2009
[6]開(kāi)敞式進(jìn)水池內(nèi)部流動(dòng)的3DPIV實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李大亮.揚(yáng)州大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3149471