溢洪道水力特性的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、摘要溢洪道水力特性的數(shù)值模擬及實驗研究水力學(xué)及河流動力學(xué)專業(yè)碩士研究生鄭小玉指導(dǎo)教師楊永全教授摘要隨著高水頭電站的興建，泄洪建筑物溢洪道的泄流流量越來越大，對溢洪道的設(shè)計要求也越來越高，因而開展溢洪道水力特性的研究具有重大的現(xiàn)實意義。本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，采用理論和實踐相結(jié)合的方法，對溢洪道的水力特性如:水面線、壓強(qiáng)分布規(guī)律、流速分布、流態(tài)等，采用經(jīng)典水力學(xué)數(shù)值計算、紊流數(shù)值模擬、模型試驗三種方法進(jìn)行了研究，主要成果歸納如下:1對

2、溢洪道的水力特性進(jìn)行經(jīng)典水力學(xué)數(shù)值計算，并自行編寫了關(guān)于溢洪道水力計算的VisualBasic程序，通過程序計算可以得出溢洪道泄槽的水面線和扭曲挑流鼻坎的自由水面、流場等，溢洪道的水力特性通過計算可以以圖形這一直觀的表現(xiàn)方式展示出來，且結(jié)果可以輸出到文本文件中保存。2利用非恒定流k一模型和追蹤自由表面的VOF法，對溢洪道泄槽水流進(jìn)行了三維流場的紊流數(shù)值模擬研究，通過數(shù)值模擬計算，得到了溢洪道泄槽的自由水面線、壓力分布以及流場等，并將計算

3、結(jié)果與自編VB程序和模型試驗結(jié)果進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果三者吻合度較好。3對溢洪道進(jìn)行了實驗研究.實驗在三板溪電站的整體水工模型試驗上進(jìn)行，通過模型試驗得出了泄槽和挑流鼻坎的水面線、壓力、流速及控制斷面的流速分布。4模型試驗研究了不同體型的溢洪道挑流鼻坎對下游河道尾水影響及河床的沖刷的情況，結(jié)合下游河道對挑流鼻坎體型進(jìn)行調(diào)整，最摘要NumericalandExperimentalStudyontheHydraulicCharacteris

4、ticsofSpillwayMajor:HydraulicsandRiverDynamicsPostgraduate:ZhengXiaoyuSupervisor:Prof.YangYongyuanABSTRACTWiththeconstructionofhighheadwaterpowerstationstheflooddischargeofaspillwayislargerandlargeranditsdesignisbecoming

5、moredifficultysoitisveryimportanttostudyonthehydrauliccharacteristicsofaspillway.Basedontheexistingresearchresultsitisresearchedinthisdissertationthatthehydrauliccharacteristicsofspillwaysuchaswatersurfacelinethelawofpre

6、ssuredistributionvelocitydistributionandflowpatternwiththemethodsoftheoryandexperimentincludingclassicalhydraulicscomputationnumericalsimulationofturbulentflowandphysicalmodeltest.Themaincontentsandconclusionsareasfollow

7、s:1Basedonthetheoryofclassicalhydraulicsavisualbasicprogramisdevelopedforcomputingthehydrauliccharacteristicsofthechuteandanotherprogramforcomputingthedistortedflipbucket.Theresultsmaybedisplayedbymeansofgraphicandcanbeo

8、utputtoatextfile.2Withthek一:modelofunsteadyflowandtheVOFmethodfortrackingthefreesurfaceofwaterflowthechuteflowsofspillwayissimulatedwitha3Dnumericalmodelofturbulentflows.Afterthesimulatingcomputationthehydrauliccharacter