三維魚道水力特性及魚體上溯行進(jìn)能力數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，人們在河流中修建大量水利設(shè)施來彌補(bǔ)我國水資源時空分布不均勻的缺陷。這些人工設(shè)施破壞了原始河流的連通性，造成河流生態(tài)環(huán)境片段化，阻斷了河流中魚類等水生動植物的洄游通道，造成河流生物多樣性嚴(yán)重下降。在大力提倡生態(tài)文明建設(shè)的大環(huán)境下，魚道不僅是一項水利工程，更是一項生態(tài)利民補(bǔ)償工程，對于恢復(fù)河道原始生態(tài)環(huán)境，保護(hù)河流物種多樣性起著舉足輕重的作用。
　　本文在收集大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，基于前人的研究成果，對魚道的水力特性進(jìn)行了較深

2、入的探討，并對運(yùn)用FLUENT軟件求解魚道等具有自由表面明渠流動問題基本原理作了詳細(xì)的闡述。主要工作如下:
　　(1)在閱讀和整理大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上對魚道的國內(nèi)外研究進(jìn)展作了詳細(xì)的歸納總結(jié)，結(jié)合國內(nèi)外實(shí)際工程運(yùn)行情況提出了我國魚道建設(shè)所面臨的問題，并對數(shù)值模擬在魚道設(shè)計和研究中的應(yīng)用作了詳細(xì)論述。
　　(2)介紹了魚道建設(shè)的必要性，同時詳細(xì)展示了與魚道建設(shè)有關(guān)的魚類游泳能力，魚道布置的基本原則、魚道的類型特征、不同魚道類型

3、的水力特性參數(shù)。
　　(3)簡要介紹魚道數(shù)值模擬基本控制方程、數(shù)值求解算法、紊流模型、自由水面模擬方法等基本原理。
　　(4)對某水電站表孔溢洪洞泄流能力進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)，通過試驗(yàn)對溢洪洞控制段、漸變段、洞身段等水力特性參數(shù)進(jìn)行了測量，得出了“庫水位～流量”關(guān)系曲線。
　　(5)根據(jù)試驗(yàn)成果，運(yùn)用CAD、ANSYS ICEM、FLUENT等軟件對溢洪洞進(jìn)行三維數(shù)值計算，并與實(shí)測值進(jìn)行了對比分析，吻合度較高，表明FLU

4、ENT在模擬具有自由表面流的明渠流動問題時能夠達(dá)到很高的精度。
　　(6)成功建立了同側(cè)豎縫式魚道、異側(cè)豎縫式魚道三維水動力學(xué)模型，并詳細(xì)展示了單個魚池細(xì)部流速場特性，表明魚道具有上升流、下降流、流動分離、渦流等復(fù)雜的紊流特性。根據(jù)模擬得出的流速場，以粉紅鮭魚為目標(biāo)魚種，基于其上溯時的爆發(fā)游泳速度，推求沿著三條不同路徑上溯時所遇到的阻力及能量損耗。
　　魚道的水力特性研究和魚體上溯耗能的定量分析對于魚道建設(shè)管理、結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化