重疊布置泄水建筑物脈動(dòng)壓力特性大渦模擬研究.pdf

1、水流脈動(dòng)壓力是導(dǎo)致水工建筑物振動(dòng)、空蝕空化以及河床沖刷等的重要因素。泄水建筑物的水流流速高、紊動(dòng)強(qiáng)烈,水流脈動(dòng)壓力的形成機(jī)理及其幅值、時(shí)空相關(guān)特性和頻域特性的變化規(guī)律都十分復(fù)雜,揭示泄水建筑物水流的脈動(dòng)壓力特性一直是工程水力學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。重疊布置泄水建筑物的水流流態(tài)尤其復(fù)雜,其脈動(dòng)壓力特性與消力池底板和導(dǎo)墻的安全密切相關(guān),目前相關(guān)研究還極少。本文采用大渦數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法開展重疊布置泄水建筑物脈動(dòng)壓力特性的系統(tǒng)研究,取得

2、的主要研究成果如下:
　　1、基于Navier-Stokes方程推導(dǎo)而來的脈動(dòng)壓力Possion方程,進(jìn)一步揭示脈動(dòng)壓力產(chǎn)生機(jī)理,提出了脈動(dòng)流速、流速梯度、渦量脈動(dòng)等脈動(dòng)壓力影響因素的定量分析方法。
　　2、建立重疊布置泄水建筑物紊流大渦模擬模型,其數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合程度較好,說明建立的重疊布置泄水建筑物紊流大渦模擬模型和數(shù)值計(jì)算方法是合理可行的。
　　3、根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù),分析重疊布置泄水建筑物

3、壩面隔墻脈動(dòng)壓力的垂向分布規(guī)律。發(fā)現(xiàn)脈動(dòng)壓力沿垂向上分布規(guī)律為:表孔隔墻上部脈動(dòng)壓力強(qiáng)度最高,中孔則表現(xiàn)為隔墻中部脈動(dòng)壓力強(qiáng)度最高。
　　4、針對(duì)表、中孔隔墻脈動(dòng)壓力垂向分布規(guī)律特性,本文對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果做進(jìn)一步分析研究,找到脈動(dòng)壓力影響因素為脈動(dòng)流速、流速梯度以及渦量脈動(dòng)。進(jìn)而提出重疊布置泄水建筑物表孔隔墻脈動(dòng)壓力主要受渦量脈動(dòng)自身作用的影響,而中孔脈動(dòng)壓力除了受脈動(dòng)流速和流速梯度綜合作用影響之外還要受渦量脈動(dòng)的自身作用影響。