發(fā)布時(shí)間：2020-12-27 20:41

　　圓形斷面管道水力性能好,結(jié)構(gòu)性能優(yōu)秀,因此廣泛應(yīng)用于明流涵洞、城市排水管道等實(shí)際工程中�？紤]到超高、排氣、通風(fēng)等安全因素,通常將管內(nèi)水流設(shè)計(jì)為非滿流,且有一定的充滿度要求。圓管非滿流可視為明渠水流,但目前明渠水流的研究多針對(duì)矩形斷面或梯形斷面,對(duì)圓形斷面研究很少。圓形斷面管道形狀特殊,邊壁雙曲率影響導(dǎo)致其水力特性與一般明渠區(qū)別顯著。圓管非滿流上邊界直接與大氣接觸,管內(nèi)水流運(yùn)動(dòng)主要受重力驅(qū)使而非管道壁面壓力,因此其水力特性較圓管有壓流也復(fù)雜得多。基于計(jì)算流體力學(xué)相關(guān)理論及明渠水流已有研究成果,本文采用數(shù)值模擬的研究手段,對(duì)圓管內(nèi)無(wú)壓均勻紊流的水力特性進(jìn)行了多方面研究。主要成果如下:通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、規(guī)范及量綱分析,確定了包括管徑、糙率、底坡和充滿度等的影響圓管無(wú)壓均勻流水力特性的主要因素;建立三維數(shù)值模型,并利用FLUENT軟件進(jìn)行求解,其中湍流模型采用RNG k-?模型,自由水面采用剛蓋假定;利用相關(guān)文獻(xiàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明吻合良好。計(jì)算結(jié)果同時(shí)也反映了圓管橫斷面的二次流現(xiàn)象,具有一定的可行性和準(zhǔn)確性。綜合分析各種工況的計(jì)算結(jié)果,對(duì)圓管內(nèi)流速分布規(guī)律進(jìn)行了分析研究。由于... 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：162 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 前言
    1.1 研究背景
    1.2 明渠縱向流速分布綜述
        1.2.1 寬淺明渠紊流縱向流速垂向分布
        1.2.2 窄深明渠紊流中的尾流現(xiàn)象
        1.2.3 明渠紊流縱向流速橫向分布
    1.3 明流斷面流量測(cè)量方法及研究
        1.3.1 現(xiàn)階段流量量測(cè)主要方法和手段
        1.3.2 基于測(cè)點(diǎn)流速的流量量測(cè)
    1.4 研究方法及主要內(nèi)容
        1.4.1 研究方法和主要研究方向
        1.4.2 本文的主要貢獻(xiàn)
第2章 圓形斷面明流流動(dòng)數(shù)值模擬方法
    2.1 概述
    2.2 影響因素及計(jì)算工況確定
        2.2.1 斷面尺寸的確定
        2.2.2 粗糙系數(shù)的確定
        2.2.3 充滿度的確定
        2.2.4 坡度的確定
        2.2.5 計(jì)算工況的確定
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 離散方法
        2.3.4 計(jì)算方法
    2.4 GAMBIT前處理
        2.4.1 幾何模型建立
        2.4.2 網(wǎng)格劃分
        2.4.3 邊界條件
    2.5 模型計(jì)算
    2.6 本章小結(jié)
第3章 圓形斷面明流流動(dòng)數(shù)值模擬結(jié)果
    3.1 模型的可行性分析
    3.2 模型的數(shù)值模擬結(jié)果
        3.2.1 流速特性
        3.2.2 紊動(dòng)特性
        3.2.3 壁面切應(yīng)力
    3.3 本章小結(jié)
第4章 圓形斷面明流流動(dòng)數(shù)值模擬結(jié)果綜合分析
    4.1 過(guò)流斷面流速等值線圖分析
        4.1.1 充滿度對(duì)斷面流速等值線圖影響
        4.1.2 糙率對(duì)斷面流速等值線圖影響
        4.1.3 底坡對(duì)斷面流速等值線圖影響
        4.1.4 管徑對(duì)斷面流速等值線圖影響
        4.1.5 斷面流速等值線分布規(guī)律總結(jié)
    4.2 過(guò)流斷面沿垂線縱向流速分布規(guī)律研究
        4.2.1 不同垂線縱向流速分布的特征
        4.2.2 垂線上的縱向流速分布與經(jīng)典縱向流速分布公式比較
        4.2.3 縱向流速分布的垂向分區(qū)
        4.2.4 縱向流速垂向分布規(guī)律總結(jié)
    4.3 過(guò)流斷面最大流速點(diǎn)位置研究
        4.3.1 最大流速點(diǎn)垂向位置的橫向分布
        4.3.2 最大流速點(diǎn)垂向位置的影響因素
        4.3.3 最大流速點(diǎn)位置分布規(guī)律總結(jié)
    4.4 過(guò)流斷面縱向流速橫向變化規(guī)律研究
        4.4.1 垂線平均流速橫向變化規(guī)律
        4.4.2 同一水深質(zhì)點(diǎn)縱向流速的橫向變化規(guī)律
        4.4.3 縱向流速橫向分布規(guī)律總結(jié)
    4.5 流速、流量隨充滿度非單調(diào)性變化現(xiàn)象研究
        4.5.1 現(xiàn)象描述
        4.5.2 原因探討
    4.6 水面中心點(diǎn)流速與斷面平均流速變化關(guān)系探究
        4.6.1 流速比隨充滿度變化的一般規(guī)律探究
        4.6.2 流速比隨管徑變化的一般規(guī)律探究
        4.6.3 流速比隨糙率變化的一般規(guī)律探究
        4.6.4 流速比隨底坡變化的一般規(guī)律探究
        4.6.5 統(tǒng)一公式探討
        4.6.6 平均流速與表面中心點(diǎn)流速對(duì)應(yīng)關(guān)系總結(jié)
    4.7 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 問(wèn)題和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]明渠流量測(cè)量方法及裝置研究[D]. 王成李.中國(guó)計(jì)量學(xué)院 2014
[3]新型雙層排水管道下層管道的水力計(jì)算和特性研究[D]. 梁團(tuán)團(tuán).重慶大學(xué) 2013
[4]U形渠道流速分布規(guī)律及測(cè)流技術(shù)研究[D]. 雒天峰.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2006
[5]明渠流量測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 蔡甫款.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2942451