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谈谈明渠闸站结合枢纽交叉河道水流三维数值模拟与试验

收藏本文 2024-04-10 点赞:7901 浏览:24216 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:闸站合建枢纽由于占地面积小、工程投资省、方便运营和管理等优点而在平原河网地区得到越来越广泛的运用。其中闸站不对称布置方式将泵站与水闸分居河道两侧,单侧泄流时,在枢纽下游会产生强烈的回流和偏流,不仅增加了消能防冲的负担,而且对枢纽安全构成严重威胁。同时,若闸站枢纽位于河道交汇口上游区域,在工程的制约下,支渠流量的汇入对主渠而言成为强制入流,由此产生的横向流速是影响交汇口设计通航的主要因素。同时,工程不均匀排水导致下游河道交汇口流态复杂化,进一步给航运安全带来不利影响。由此,探讨闸站枢纽出流及交汇口水流特性,对于枢纽工程布置及运转调度,确保闸站工程安全运转及主河道航运安全,均具有十分重要的作用。本论文以某闸站不对称布置枢纽为工程背景,运用三维数值模拟技术和模型试验策略,对闸站枢纽出流及交汇口水流流态进行探讨。着重浅析了枢纽出流和渠道交汇口流态的各种影响因素及变化规律,阐述了回流、偏流的形成理由及危害。本论文主要探讨成果有:(1)对闸站不对称枢纽出流特性和明渠交汇口水流流态的探讨与进展进行了综述,并对有着的水流不足及其危害进行了浅析和讨论。(2)采取RNGκ-ε紊流模型模拟闸站枢纽出流及明渠交汇口流动,较全面地浅析了闸站出水侧隔流墩长度、出水池距河道交汇口距离、泵站运转工况对枢纽出水流态的影响;与此同时,探讨了河道不同交汇角度、主支渠来流量、交汇口距上游枢纽距离、桥墩以及分流比对交汇口水流流态的影响,浅析各种不良流态的理由,并提出了一些改善措施。(3)分别采取标准k-ε模型和RNGκ-ε紊流模型对具体闸站枢纽工程出水流态进行了数值模拟探讨,探讨结果表明,采取RNGκ-ε紊流模型模拟出的流场与试验结果较为吻合。(4)对具体闸站枢纽工程进行了模型试验探讨,试验结果与数值模拟结果基本吻合。关键词:闸站枢纽论文出水流态论文明渠交汇口论文数值模拟论文模型试验论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-7

    目录7-10

    符号说明10-12

    第一章 绪论12-17

    1.1 探讨作用和目的12-13

    1.1.1 探讨作用12-13

    1.1.2 探讨目的13

    1.2 国内外探讨概况13-16

    1.2.1 闸站出流探讨概况13-14

    1.2.2 明渠交汇口探讨概况14-16

    1.3 本论文探讨内容及策略16-17

    第二章 闸站枢纽出流数值模拟数学模型17-27

    2.1 制约方程17-20

    2.1.1 基本方程17

    2.1.2 紊流模型17-20

    2.2 制约方程的离散20-21

    2.2.1 离散的数值策略20

    2.2.2 空间离散格式20-21

    2.3 离散方程的解法21

    2.4 模型构建及网格剖分21-23

    2.5 边界条件23-25

    2.5.1 进口边界条件23-24

    2.5.2 出口边界条件24

    2.5.3 自由水面24-25

    2.5.4 固壁条件25

    2.6 本章小结25-27

    第三章 闸站枢纽出流及明渠交汇口流动计算与浅析27-61

    3.1 闸站枢纽出水流态计算与浅析27-36

    3.1.1 闸站出水侧隔流墩长度对流态的影响28-31

    3.1.2 出水池距河道交汇口距离对流态的影响31-33

    3.1.3 泵站运转工况对出水流态的影响33-36

    3.2 河道交汇口水流流态计算与浅析36-60

    3.2.1 河道交汇角度对交汇口流态的影响36-43

    3.2.2 主支渠来流量对交汇口流态的影响43-50

    3.2.3 交汇口距上游枢纽距离对流态的影响50-52

    3.2.4 水上建筑物对交汇口流态的影响52-56

    3.2.5 出口分流比对交汇口流态的影响56-60

    3.3 本章小结60-61

    第四章 闸站枢纽出流及交汇口流动数值模拟实例61-71

    4.1 工程背景61

    4.2 模型构建及网格剖分61-62

    4.3 数值模拟计算案例62-63

    4.4 计算结果与浅析63-70

    4.4.1 两种紊流模型计算结果浅析63-68

    4.4.2 枢纽出水流态浅析68-69

    4.4.3 交汇口流态浅析69-70

    4.5 本章小结70-71

    第五章 闸站枢纽出流特性试验探讨71-79

    5.1 试验内容71

    5.2 模型设计及测试策略71-73

    5.2.1 模型参数设定71

    5.2.2 模型系统布置71-72

    5.2.3 制约设备及测试策略72

    5.2.4 试验流量组合72-73

    5.3 试验结果及浅析73-77

    5.3.1 枢纽出水流态观测与浅析73-75

    5.3.2 交汇口流态观测与浅析75-77

    5.4 试验结果与数值模拟结果比较77-78

    5.4.1 枢纽出水流态比较77-78

    5.4.2 交汇口流态比较78

    5.5 本章小结78-79

    第六章 结论与展望79-81

    6.1 结论79

    6.2 展望79-81

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