發(fā)布時(shí)間：2020-10-23 08:38

　　 水工物理模型試驗(yàn)的結(jié)論具有真實(shí)性,因而被廣泛應(yīng)用于驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)中,但同時(shí)物模試驗(yàn)受到相似比尺、制作工藝和測(cè)量設(shè)備等的限制,其試驗(yàn)結(jié)果大多需要修正。數(shù)模試驗(yàn)效率高花費(fèi)少,不受相似比尺、測(cè)量設(shè)備的限制,但是數(shù)模試驗(yàn)的結(jié)論受到邊界條件和模型精度的影響較大。因此,物模試驗(yàn)和數(shù)模試驗(yàn)相結(jié)合,將會(huì)是解決工程問(wèn)題的重要手段。本文以某水電站溢流壩作為研究對(duì)象,通過(guò)水工物理模型試驗(yàn)和FLUENT軟件對(duì)某水電站溢流壩的泄洪能力、水流流態(tài)、流速分布、消能防沖等問(wèn)題進(jìn)行試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪前凑罩亓ο嗨茰?zhǔn)則來(lái)設(shè)計(jì),依據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的溢流壩設(shè)計(jì)方案和工程基本資料制作完成的。模型建好后,根據(jù)不同的試驗(yàn)工況要求開(kāi)始放水試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明原設(shè)計(jì)方案存在一些問(wèn)題。針對(duì)問(wèn)題提出合理的改進(jìn)方案,然后對(duì)改進(jìn)后的模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)原設(shè)計(jì)方案的溢流壩進(jìn)行數(shù)值模擬分析。建立溢流壩的數(shù)值分析模型,壓力速度耦合方式采用的是PISO算法,以標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型進(jìn)行模擬,并采用VOF多相流模型追蹤水相和氣相的交界面位置,對(duì)溢流壩的進(jìn)行三維數(shù)值模擬。將物理模型試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)模試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:數(shù)模試驗(yàn)中溢流壩的泄流能力、流速分布、壓強(qiáng)分布和水面線的計(jì)算結(jié)果與物理模型試驗(yàn)結(jié)果大致吻合,數(shù)模試驗(yàn)方法是可行的。本次以某水電站溢流壩的水工物理模型試驗(yàn)和水工數(shù)模試驗(yàn)可以為日后的溢流壩設(shè)計(jì)提供一些參考。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：TV131.61
【部分圖文】：

選擇??不論基巖的強(qiáng)度多大，挑射水流產(chǎn)生的巨大能量都會(huì)使下，有關(guān)于局部沖刷涉及巖石結(jié)構(gòu)、水流紊動(dòng)和摻氣等多助模型試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。??問(wèn)題的模擬方法如下：??擬法：遵循重力相似準(zhǔn)則，用沙、卵石、碎石或礫等散似的可沖動(dòng)河床。確定粒徑的方法有：??尺寸等容球徑縮小法。沖料比尺為：０＾?＝?％?（叫為粒徑原型巖石比較破碎的情況。??床不沖時(shí)的水流速度與模型沖料開(kāi)動(dòng)時(shí)的水流速度相似似模擬的方法。此方法由清華大學(xué)水利系提出，通過(guò)放那部分重量等效于巖塊之間摩擦力的抗沖作用。??幾何相似模擬法。根據(jù)原型巖塊的大小和形狀。按幾何

庫(kù)水位（１１１?；??圖３．１閘門(mén)全開(kāi)時(shí)流量與庫(kù)水位關(guān)系曲線圖??由圖３．１可知：１．在不同庫(kù)水位時(shí)，實(shí)測(cè)的泄流量比設(shè)計(jì)泄流量大了?４％左右。２．當(dāng)??閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，庫(kù)水位達(dá)到３０３．５５ｍ時(shí)，試驗(yàn)測(cè)得的流量達(dá)到ｉｍｍ３／ｓ；實(shí)測(cè)庫(kù)水位在??３０３．２１ｍ處，下泄水流的流量達(dá)到１０６１ｍ３／ｓ。校核洪水位為３０３．３９ｍ，查圖３．１可知，當(dāng)??水位達(dá)到３０３．３９ｍ時(shí)，泄水量達(dá)到了?１０９０ｍ３／ｓ，由式３－２計(jì)算得到流量系數(shù)是０．４５９。而??達(dá)到設(shè)計(jì)校核洪水位時(shí)的流量是１０６１?ｍ３／ｓ，故泄水流量超了?２９?ｍ３／ｓ。３．根據(jù)堰流公式??３－２計(jì)算得到平均綜合流量系數(shù)Ｍ＝０．４６３，設(shè)計(jì)要求的綜合流量系數(shù)０．４５７，計(jì)算得到的??綜合流量系數(shù)要比設(shè)計(jì)給出的綜合流量系數(shù)大。綜合可知：溢流壩的泄流能力能夠滿(mǎn)足??工程的需求。??溢洪道消能方式是挑流消能。開(kāi)始時(shí)，由于下泄水流比較小，水股無(wú)法將鼻坎反弧??段處的水流排出，因此在反弧段內(nèi)的水流將產(chǎn)生翻滾，水流順勢(shì)從鼻坎的尾端沿著壁面??流下

由表３．２可知：計(jì)算得到的閘孔流量系數(shù)＾均在規(guī)范允許的合理范圍以?xún)?nèi)。??工作閘門(mén)部分開(kāi)啟時(shí)，根據(jù)堰流公式計(jì)算出閘門(mén)不同開(kāi)度時(shí)溢流壩的庫(kù)水位與流量??關(guān)系見(jiàn)表３．３，流量與庫(kù)水位關(guān)系曲線見(jiàn)圖３．２。???表３．３閘門(mén)部分開(kāi)啟時(shí)的庫(kù)水位與流量關(guān)系????庫(kù)水位??閘門(mén)開(kāi)啟高度（ｍ）?水頭（ｍ）?流量２（ｍ３／Ｓ）?綜合流量系數(shù)Ｍ?備注??高程（ｍ）??ｅ＝６．２０?３０３．００?１０００?８５６．００?０．３８２?Ｐ＝１．０°／〇??ｅ＝６．００?３０２．４９?９．４９?７９２．８７?０３８３???２５??
【參考文獻(xiàn)】

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