一、阶梯溢流坝面过渡阶梯最佳起始位置(论文文献综述)
张伟[1](2021)在《反弧阶梯溢流坝水力特性试验研究》文中进行了进一步梳理阶梯式溢流坝作为集泄水和消能为一体的水利枢纽,具有结构简单、易于施工和维护、建造成本低等优点,与光滑溢洪道相比,可以在更高消能率的同时减轻空蚀破坏。但在大流量、高水头情况下,高流速、大单宽流量的阶梯式溢洪道消能率和掺气能力下降,尤其是上游阶梯更容易受到空蚀破坏。为进一步提高大单宽流量下阶梯溢流坝的消能率,改善水流流态,减轻其空化、空蚀问题,本文首次提出了反弧阶梯溢流坝,通过物理模型试验并结合试验数据分析对反弧阶梯和直角阶梯溢流坝面上水流流态、初始掺气位置和消能率等特性进行研究,取得的主要研究成果如下:(1)反弧阶梯溢流坝水流流态可以分为跌落流、挑射流、过渡流和滑行流四种。当来流单宽流量较小时,水流从上一级台阶自由跌流至下一级台阶,随着流量增大,受反弧阶梯面的挑射作用,自由跌落水舌逐渐挑起,在阶梯面上形成挑流水舌,在形成完全挑射流之前,挑射流和跌落流交替出现在阶梯面上。当来流流量增大到一定程度,来流水深增加,坝面水流厚度增大,受重力影响,挑射水舌挑射高度和挑距逐渐降低,逐渐与反弧形阶梯面贴合,并最终发展为滑行水流。通过对直角阶梯和反弧阶梯流态转变临界条件的试验数据分析,得出,尽管反弧阶梯和直角阶梯流态发展过程略有不同,但是过渡流上限值基本都在yc/a=0.96~1的范围内,反弧阶梯过渡流下限则略小于直角阶梯,两种阶梯进入过渡流状态的相对临界水深yc/a相差约0.09~0.11。(2)通过对掺气发生位置的研究得出,随着单宽流量的增大,反弧阶梯与直角阶梯溢流坝掺气发生位置均呈现出递增的趋势,但相同单宽流量下,反弧阶梯溢流坝掺气发生位置明显小于直角阶梯溢流坝,表明反弧阶梯可在一定程度上更早发生掺气,提高坝面的抗空蚀性能。根据试验数据,分别拟合得到溢洪道坡度θ=26.6°时反弧阶梯与直角阶梯掺气发生位置的经验计算式。(3)对反弧阶梯溢流坝的消能特性展开研究,指出随单宽流量的增大,反弧与直角阶梯消能率均逐渐减小;反弧阶梯溢流坝消能率大于直角阶梯,且阶梯尺寸的改变对消能率与相对泄水建筑物高度之间的函数关系无显着影响,在本文试验条件下,反弧阶梯消能率比直角阶梯消能率最大增大14.04%;大单宽流量下,直角阶梯消能率减小的幅度大于反弧阶梯消能率减小幅度。根据试验数据,分别拟合得到溢洪道坡度q=26.6°时反弧阶梯与直角阶梯消能率的经验计算式。
马朋辉[2](2021)在《台阶式溢洪道滑行流水力参数变化规律研究》文中研究表明相较于光滑溢洪道,台阶式溢洪道便于机械化施工、消能率高、掺气效果显着,近30多年来,在国内外水利水电工程中得到了广泛的应用。台阶式溢洪道上的水流为复杂的水气两相流,目前大多学者采用直接的方法开展其水力参数的研究,并借鉴光滑溢洪道水力计算理论研究台阶式溢洪道的水面线计算问题,但所得水力参数规律复杂且尚未得到成熟可靠的水面线计算方法。为了总结相对简单的规律并提出相对可靠的水面线计算方法,本文通过将台阶式溢洪道与相对应的光滑溢洪道同一断面处的水力参数进行对比,引入系列相对水力参数开展系统的研究,以期揭示台阶式溢洪道滑行流相对水力参数变化规律并提出水面线计算新方法,为台阶式溢洪道设计提供理论参考和技术支持。本文采用物理模型试验的方法,对台阶式溢洪道的消能率、相对水力参数变化规律、无因次相对水力参数变化规律及其在水面线计算中的应用进行了系统、深入的研究。论文的主要创新点在于通过引入相对水力参数,将水力参数沿程复杂的曲线变化规律转变成了相对水力参数沿程较好的线性相关关系,并在因次分析的基础上结合定量研究给出了无因次相对水力参数及水面线计算的经验公式,为台阶式溢洪道滑行流非均匀流段复杂水力参数及水面线计算提供了新思路。主要结论如下:(1)揭示了台阶式溢洪道滑行流总消能率及相对消能率规律。总消能率在整个流程内沿程呈线性相关关系,决定系数平均值为0.9975,而相对消能率在非均匀流段内沿程呈线性相关关系,决定系数平均值为0.9968,在准均匀流段内沿程呈曲线递增趋势且递增梯度逐渐减小。非均匀流段内的相同流程长度处,总消能率及相对消能率与单宽流量呈负相关关系,与台阶高度及坡度呈正相关关系;非均匀流段内的相同位置处,相对消能率与坡度呈正相关关系,而总消能率受坡度的影响则十分有限。(2)揭示了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段相对水力参数变化规律。非均匀流段内,水深、流速、弗劳德数及断面比能沿程均呈复杂的曲线关系,且各因素对其的影响亦较为复杂。引入相对水力参数后,采用相对、间接的方法所得到的相对水力参数规律明显优于采用直接的研究方法所得到的水力参数规律。非均匀流段内,相对流速、相对弗劳德数及相对断面比能沿程均呈线性相关关系,决定系数平均值分别为0.9945、0.9957和0.9973,且均与单宽流量呈负相关关系,与台阶高度及坡度呈正相关关系。(3)揭示了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段无因次相对水力参数变化规律,提出了无因次相对水力参数计算的经验公式。非均匀流段内,无因次相对流速、相对弗劳德数及无因次相对断面比能沿程均呈线性相关关系,决定系数平均值分别为0.9946、0.9966和0.9976;无因次相对流速及相对弗劳德数线性关系的斜率均与相对临界水深呈负相关的幂函数关系;无因次相对流速、相对弗劳德数及无因次相对断面比能线性关系的斜率均与坡度呈正相关的线性关系。在对无因次相对水力参数线性关系斜率定量研究的基础上,提出了无因次相对水力参数计算的经验公式,为台阶式溢洪道复杂水力参数计算提供了新思路。(4)提出了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段水面线计算新方法—无因次相对水力参数法。基于无因次相对水力参数的计算经验公式并根据相对水力参数的定义,提出了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段水面线计算的无因次相对流速法、相对弗劳德数法及无因次相对断面比能法。通过与现有水面线计算方法相比较,综合考虑计算精度、计算简便程度、适用范围及工程实际,推荐优先采用相对弗劳德数法计算台阶式溢洪道滑行流非均匀流段的水面线,其次为无因次相对流速法及无因次相对断面比能法。
王强,杨具瑞,杨正林,蒋瑜,杨恩其[3](2020)在《过渡阶梯台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响研究》文中研究表明基于阿海水电站一体化联合消能工,采用三维数值模拟探讨过渡阶梯不同台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响。结果表明,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,阶梯坝面掺气空腔长度、掺气空腔面积和沿程掺气浓度逐渐增大;坝面最小掺气空腔不在水舌对称中心剖面,而在每股对冲水流的中心剖面处产生。当过渡阶梯台阶尺寸较小时,负压等值线分布在过渡阶梯的前几级台阶,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,负压等值线均分布在过渡阶梯的首级台阶内;首级台阶竖直壁面上边缘水气掺混区压强变化梯度最大;增大或减小过渡阶梯台阶尺寸,均有助于减小阶梯溢流坝面负压。故适当增大过渡阶梯台阶尺寸,既有助于提高坝面掺气效果,又可以减小坝面负压从而有效避免空蚀空化破坏。
赵安妮[4](2020)在《前置掺气坎阶梯溢洪道体型优化数值模拟研究》文中指出在阶梯溢洪道前加设掺气坎,高速水流流经掺气坎形成挑射水舌,使水流底部产生强迫掺气,增加水流中的掺气浓度以保护阶梯面,减小阶梯面负压,这种前置掺气坎阶梯溢洪道能够有效兼顾过水建筑物在高水头,大单宽流量下运行时的消能效果与减蚀情况,深入研究高速水流下的前置掺气坎阶梯溢洪道具有工程实际意义。如今数值模拟已成为高速水力学中常用的研究手段,本课题基于两相流基本方程,在某大型水电工程试验研究基础上,选用紊流模型、卷气模型、漂移通量模型,对高速水气两相流在前置掺气坎阶梯溢洪道不同体型设置的模拟工况下进行数值仿真计算,探寻了改变台阶高度和溢洪道底坡对溢洪道的水流流态、水面线、掺气空腔长度和掺气浓度、压强分布、流速分布和消能效果等水力特性的影响,并研究掺气坎高度与台阶高度、溢洪道底坡在实际工程中的适配性问题,为工程设计和方案优化提供参考。研究得出结论:台阶高度增大有利于前设掺气坎阶梯式溢洪道的消能效果,但会使前几级台阶竖直面的负压增大,发生空蚀破坏的风险增大,将掺气坎的高度增大到0.8m能有效增大掺气保护空腔的长度,增大台阶近壁面的掺气浓度以减轻负压造成的空蚀破坏风险;溢洪道底坡为1:4.25时前几级台阶处近壁面掺气浓度和负压分布情况优于其他两种溢洪道底坡的工况,且溢洪道底坡变缓时消能效果有所提高但效果不明显,通过将掺气坎高度加高到0.8m可以在保证掺气减蚀的前提下也得到较大消能率,研究得出最优工况是台阶高度为2.5m,溢洪道底坡为1:4.25,掺气坎高度为0.8m的工况b-3。
代朝霞[5](2020)在《城市河流阶梯式溢流堰复氧效率数值模拟研究》文中研究表明水中溶解氧的浓度是衡量水体自净能力的重要指标之一。而水中有机污染物的迁移、扩散和降解过程均受水体的复氧过程的直接影响,甚至还可能影响到整个水体的自净过程。解决水污染问题,恢复城市河流的生态和社会功能,已成为保证城市可持续发展的关键。在中国北方的城市河流沿岸修建了许多溢流堰来保持景观水。本文建立了阶梯式溢流堰自由表面流跌水掺气过程的二维数值模型,利用文献试验数据进行验证分析,从水流流态、空气浓度分布、流场及速度场等方面进行气-水流动特性和掺气效果的分析,并在此基础上,对阶梯式溢流堰的水力特性及复氧效率进行研究,分析不同水流条件下阶梯式溢流堰坡度、台阶个数及堰高对其复氧效率的影响。计算结果表明,阶梯式溢流堰的堰面水流可根据台阶形状以及单宽流量的不同呈现出滑行水流、过渡水流和跌落水流三种流态。当单宽流量一定时,通过改变台阶的尺寸,可以实现跌落水流和滑行水流的相互转换。阶梯式溢流堰的空气浓度分布呈现S形曲线分布,流速分布满足边界层的幂律分布和对数分布规律,并采用曲线拟合方法确定相关系数。在堰上水头一定时,距离假想底层的法向距离越大,空气浓度就越大。假想底层附近的空气浓度接近于零,即假想底层附近几乎没有空气。结合试验数据对本研究所建立的二维数值模型进行了分析论证,结果证明,该模型能较好地模拟阶梯式溢流堰自由表面流的跌水掺气过程,有助于对其水力特性进行分析研究,通过数值模型一方面可以提高水力参数获得的效率,另一方面也可以对实验形成补充,获取到更全面有效的数据。结合数值模拟研究确定了不同水流条件下阶梯式溢流堰的一些形态特征,可使得城市河流获得较高的复氧性能,为工程设计中阶梯式溢流堰的堰型优化提供依据和数据支撑。研究结果表明:跌落水流的复氧效率高于滑行水流和过渡水流;复氧效率随着流量的增加先增加后急剧减小,最终趋于稳定,且单宽流量在0.06m2/s左右时复氧效果最佳;坡度选用50度左右时阶梯式溢流堰的复氧效率最高;对于小流量区(q<0.10m2/s)而言,单宽流量越小,台阶个数越少,总堰高越大,阶梯式溢流堰复氧效率越高。对于大流量区(q>0.lOm2/s)而言,单宽流量、台阶个数和堰高对阶梯式溢流堰复氧效率的影响不大。
施宇轩[6](2020)在《基于台阶面坡度的阶梯式溢流坝坝面流场数值模拟研究》文中提出阶梯式溢流坝是一种在溢流坝面上从胸墙附近直到坝趾处设计一系列阶梯的一种较新型的消能工形式。设计良好的阶梯式溢流坝可以让水流能量在阶梯段就耗散很多,进而可以显着缩小甚至完全省去消力池,获得巨大的经济效益。本文借助ANSYS有限元分析软件,以某模型试验放大改进后的坝体为基础,特别针对阶梯式溢流坝消能率随上游来流量增大而降低的现象,提出了4种优化方案,并对优化结构影响下的消能率、流场矢量、紊动能、坝面压强等要素进行了对比研究。本文主要研究内容及研究成果如下所示:(1)建立了阶梯式溢流坝坝体有限元模型,基于台阶面上的不同下泄流量(利用进口边界条件进行控制),模拟了坝面上水气两相流的流动状况,着重关注了台阶面附近的流场状况,模拟得出了台阶面隅角内旋滚的形成过程。模拟计算结果表明,随着进入拐角内的流量增大,凹角内的水流将逐渐出现明显的旋滚。而在消能率方面,通过下游消能率的计算与比较,发现随着台阶面上流量的增大,消能率迅速降低。(2)在流体域内水气两相流模拟结果的基础上,尝试设计一种类似尾坎的消能坎优化结构,并对优化方案消能率进行重新计算。计算结果表明,外形合适的优化措施可以有效改善消能效果,减缓消能率随流量增大而减小的趋势;(3)在关注消能率的同时,研究了增加消能措施后阶梯面下泄水流作用下的紊动能、紊动能耗散等要素,探究了消能率变化的原因。对比结果表明,坎状结构附近容易出现局部损失和紊动能较高区域,这是消能率变化的重要原因(4)结合流场计算结果和流固耦合方法,研究了坝面压强分布、改进结构的力学性能等要素,对改进结构进行了评估。(5)综合以上结果,进一步改进了原始的优化方案,尝试减少了原始优化方案的消能坎数量,并最终取得了较优的消能率改善效果,缓解了原始改进方案在部分阶梯的竖直固壁上出现较大面积负压区的情况。
邱毅[7](2020)在《阶梯坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响》文中指出为探求高水头、大单宽流量下阶梯坝面坡度对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工水力特性的影响,本文以阿海水电站为原型,采用三维-双方程紊流模型,引入水气两相流VOF计算方法,对51.34°、53.13°、56.98°三种阶梯坝面坡度进行数值模拟研究。主要研究成果如下:(1)在不增设掺气坎的方案中,阶梯坝面坡度为56.98°的方案三,消能率最大,但相对于阶梯坝面坡度为51.34°的方案一,消能率只增大0.79%。同时,阶梯坝面坡度为56.98°的消力池尾坎处水深最大和临底流速最小及消力池内最大紊动能k值和最大紊动耗散率ε值最大。但各方案阶梯面均出现负压双峰值,并且第二峰值位置附近的掺气浓度低于阶梯面最小保护浓度3%,而且阶梯面空化数随坡度增加而减小,特别是阶梯坝面坡度为56.98°时,空化数为1的等值线进入部分阶梯内部,增加了阶梯面空化空蚀破坏风险。因此在不增设掺气坎的方案中,水力特性均较差。(2)增设掺气坎后,同样单纯改变阶梯坝面坡度对一体化消能工的消能影响不大,坡度增加,消能率只增大0.15%。同时,消力池尾坎处最大水深和最小临底流速及消力池内最大紊动能k值和最大紊动耗散率ε值与无掺气坎的分布规律一致。但阶梯坝面坡度为51.34°的方案一,消力池最大临底流速超过工程允许值25m/s,阶梯坝面坡度为56.98°的方案三,首级阶梯负压超过《混凝土重力坝设计规范》允许值6×9.81k Pa,并且此阶梯坝面坡度下的阶梯面出现不连续空腔,空腔积水处掺气浓度低于阶梯面最小掺气保护浓度3%。因此,增设掺气坎后,阶梯坝面坡度为53.13°的方案二水力特性最优。综上所述,单纯改变阶梯坝面坡度对一体化消能工的消能有一定的影响,但影响不大。无掺气坎时,随着阶梯坝面坡度增加,消能率增大0.79%,有掺气坎时消能率增大了2.26%。虽然增加有掺气坎的阶梯坝面坡度,消能率增大了2.26%,但坡度过大,易产生超过《混凝土重力坝设计规范》允许值6×9.81k Pa的负压。坡度过小,消力池最大临底流速易超过规范允许值25 m/s,易形成消力池的冲刷破坏。根据阿海电站的实际工程应用,不设掺气坎的一体化消能方式易产生空蚀空化破坏。因此,增设掺气坎的53.13°阶梯坝面坡度是较合理的方案。
汤建青,杨具瑞[8](2020)在《掺气坎与过渡阶梯联合作用对阶梯面掺气特性的影响研究》文中进行了进一步梳理阶梯溢流坝面的掺气特性是联合消能工发展的桎梏,而掺气坎与过渡阶梯对阶梯面掺气特性有积极的影响,通过水工模型的方法,结合阿海水电站进行12组试验。研究掺气坎高度11.67、16.67 mm和角度8°、10°以及4种组合过渡阶梯联合作用下,对阶梯面掺气特性的影响。结果表明:掺气坎角度10°、高度16.67 mm这种体型比其他7组掺气坎体型更优,故掺气坎角度与高度适当增加可使水流下缘接触阶梯面的位置后移,掺气空腔长度、掺气面积以及掺气浓度亦随之增大;并且在此掺气坎体型的基础上,过渡阶梯设置为25 mm×33.33 mm(宽×高)的大阶梯,阶梯面掺气特性相对其他3种体型更优,故过渡阶梯体型适度增加,更有利于过渡阶梯进行掺气。通过12组试验的结果分析得出,前置掺气坎角度为10°、高度为16.67 mm、过渡阶梯设置为25 mm×33.33 mm(宽×高)的大阶梯时,阶梯溢流坝面的掺气特性为12种方案中相对最优。
王奕森,张晋,杨磊,李阳,徐畅[9](2019)在《阶梯溢流坝过渡台阶体型水力特性研究》文中进行了进一步梳理鉴于阶梯溢流坝采用台阶消能具有较好的消能效果,且阶梯溢流面与WES曲面的衔接处常采用过渡台阶可改善水流流态,采用数值模拟计算与模型试验相结合的方法,分析了四种不同过渡台阶体型下的阶梯坝面水流流态、流速、掺气起始点位置、掺气浓度和消能率等水力特性。研究结果发现,方案2、3、4在流态方面稳定,流速方面有一定的减小,消能率方面显着提高,但方案2、3在掺气起始位置方面略微下降。为此对方案4内凹型的过渡台阶的设置进行3种工况下的试验研究,证明其具有较好的工程价值和研究意义。
汤建青[10](2019)在《过渡台阶尺寸与掺气坎对联合消能工水力特性影响的实验研究》文中研究说明宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池联合消能形式的广泛使用,以致在高水头、大单宽流量的泄水工况下,阶梯溢流坝面的部分台阶出现负压和掺气不足等现象,最终表现为台阶面的空蚀空化等问题,不同尺寸过渡台阶与掺气坎的组合使用可增加水流掺气而有利于减弱台阶面的空蚀空化。本文依托于国家自然科学基金,采用水工模型的方法,结合阿海电站进行比尺为1:60的物理试验,研究不同尺寸过渡台阶与掺气坎的联合作用对水力特性的影响,为宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池联合消能工的发展提供一定程度的试验依据。本文主要研究结果如下:(1)14组方案对比可知,掺气空腔长度值与过渡台阶的尺寸之间成正相关,且掺气浓度值的变化规律与掺气空腔长度值一致,随过渡台阶的尺寸增大而不断升高,最大掺气空腔长度值为16.25m,最大掺气浓度值为42%,皆出现在方案Ca。故掺气坎与过渡台阶的联合使用,在阶梯面上的掺气空腔长度值与掺气浓度值越大,掺气程度更为充分,可有效地避免台阶面的空蚀破坏。即掺气特性最优的方案为掺气坎挑角为11.3°、过渡台阶为3个2m×1.5m(高×宽)的组合形式。(2)通过对14组方案进行分析可知,过渡台阶面的最大负压出现在一个立面的1号测点,且方案Ca的1号测点负压最小,其值为-0.17kpa,故增设掺气坎、增大过渡台阶的尺寸以及掺气坎的挑角,对削减过渡台阶面的负压有益。所以,过渡台阶面负压最低的方案为掺气坎挑角为11.3°、过渡台阶为3个2m×1.5m(高×宽)的组合形式。(3)对14组方案进行分析可得,最大时均压强出现在桩号0+092.00m,而方案Ca在此桩号处的时均压强值最小为417.51kpa,因此,随着过渡台阶的尺寸与掺气坎挑角的增大,可减轻反弧段以及消力池底板的时均压强值,对于反弧段以及后续各桩号处底板的安全与稳定有利。故时均压强值最小的方案为掺气坎挑角为11.3°、过渡台阶为3个2m×1.5m(高×宽)的组合形式。(4)消力池水深最大值为47.19m,消力池内临底流速为16.13m·s-1,出现在方案Ca。因此,掺气坎角度与过渡台阶尺寸越大,消力池水深越大,临底流速越小,越有利于下泄水流在消力池内的掺混,则其消能效果相对越优。由此可知,消力池水深且最大临底流速最小的方案为掺气坎挑角为11.3°、过渡台阶为3个2m×1.5m(高×宽)的组合形式。(5)方案Ca的消能率为14组方案中最优,其值为66.71%,由此可知,增设掺气坎可提高消能效果,且掺气坎挑角与过渡台阶尺寸越大,消能率越高;因此,掺气坎挑角为11.3°、过渡台阶为3个2m×1.5m(高×宽)的组合形式为14组方案中相对最优的方案。过渡阶梯与掺气坎体型适当增大,联合消能工各方面水力特性相对更优,消能率也相对较高,对联合消能形式较为有利。故14组试验方案中,试验方案Ca为所有方案中最优,即选取掺气坎高度为1m、掺气坎挑角为11.3°以及由3个2m×1.5m(高×宽)过渡台阶组成的联合过渡形式为最佳试验方案。
二、阶梯溢流坝面过渡阶梯最佳起始位置(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、阶梯溢流坝面过渡阶梯最佳起始位置(论文提纲范文)
(1)反弧阶梯溢流坝水力特性试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 阶梯溢流坝的研究现状 |
1.2.1 阶梯溢流坝的流态 |
1.2.2 阶梯溢流坝的消能特性 |
1.2.3 阶梯溢流坝的掺气特性 |
1.3 新型阶梯体型介绍 |
1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第2章 模型设计及方法 |
2.1 模型设计 |
2.2 试验装置和方法 |
2.2.1 试验装置 |
2.2.2 测量方法 |
2.2.3 试验工况 |
2.3 本章小结 |
第3章 反弧阶梯溢流坝水流流态 |
3.1 直角阶梯坝面流态 |
3.1.1 直角阶梯溢流坝流态变化 |
3.1.2 直角阶梯溢流坝流态划分临界条件 |
3.2 反弧阶梯坝面流态 |
3.2.1 反弧阶梯溢流坝流态变化 |
3.2.2 反弧阶梯溢流坝流态划分临界条件 |
3.3 本章小结 |
第4章 反弧阶梯溢流坝水流掺气特性 |
4.1 阶梯式溢流坝掺气现象及掺气区域划分 |
4.2 掺气过程分析 |
4.3 掺气发生位置随单宽流量的变化 |
4.3.1 无闸门情况 |
4.3.2 闸门开度e=7.7cm |
4.3.3 闸门开度e=9.6cm |
4.3.4 闸门开度e=13.0cm |
4.4 初始掺气发生位置L_i |
4.4.1 直角阶梯初始掺气发生位置 |
4.4.2 反弧阶梯初始掺气发生位置 |
4.4.3 初始掺气发生位置比较 |
4.5 本章小结 |
第5章 反弧阶梯溢流坝的消能特性 |
5.1 阶梯式溢流坝消能率 |
5.2 单宽流量对消能率的影响 |
5.3 消能率分析 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况 |
致谢 |
作者简介 |
(2)台阶式溢洪道滑行流水力参数变化规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 台阶式溢洪道的水流流况 |
1.2.2 台阶式溢洪道的消能率 |
1.2.3 台阶式溢洪道的水力参数 |
1.2.4 台阶式溢洪道的水面线计算 |
1.2.5 存在的问题 |
1.3 研究内容及研究方法 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.4 技术路线 |
第二章 台阶式溢洪道的消能率研究 |
2.1 总消能率 |
2.1.1 单宽流量的影响 |
2.1.2 台阶高度的影响 |
2.1.3 坡度的影响 |
2.1.4 坡度、流程的双重影响 |
2.2 光滑消能率 |
2.3 相对消能率 |
2.3.1 单宽流量的影响 |
2.3.2 台阶高度的影响 |
2.3.3 坡度的影响 |
2.3.4 坡度、流程的双重影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 相对水力参数规律研究 |
3.1 相对水力参数的定义 |
3.2 台阶式溢洪道水力参数规律 |
3.2.1 水深 |
3.2.2 流速 |
3.2.3 弗劳德数 |
3.2.4 断面比能 |
3.3 台阶式溢洪道相对水力参数规律 |
3.3.1 相对水深 |
3.3.2 相对流速 |
3.3.3 相对弗劳德数 |
3.3.4 相对断面比能 |
3.4 本章小结 |
第四章 无因次相对水力参数规律研究 |
4.1 无因次相对水深 |
4.1.1 因次分析 |
4.1.2 相对临界水深的影响 |
4.1.3 坡度的影响 |
4.2 无因次相对流速 |
4.2.1 因次分析 |
4.2.2 相对临界水深的影响 |
4.2.3 坡度的影响 |
4.2.4 无因次相对流速的斜率 |
4.3 相对弗劳德数 |
4.3.1 因次分析 |
4.3.2 相对临界水深的影响 |
4.3.3 坡度的影响 |
4.3.4 相对弗劳德数的斜率 |
4.4 无因次相对断面比能 |
4.4.1 因次分析 |
4.4.2 相对临界水深的影响 |
4.4.3 坡度的影响 |
4.4.4 无因次相对断面比能的斜率 |
4.5 本章小结 |
第五章 无因次相对水力参数规律在水面线计算中的应用 |
5.1 现有水面线计算方法浅析 |
5.1.1 边界层理论法 |
5.1.2 断面法 |
5.1.3 棱柱体明渠法 |
5.1.4 相对比能法 |
5.2 无因次相对水力参数法 |
5.2.1 无因次相对流速法 |
5.2.2 相对弗劳德数法 |
5.2.3 无因次相对断面比能法 |
5.3 无因次相对水力参数法与现有方法计算结果的比较 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)过渡阶梯台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 试验模型与研究方案 |
1.1 试验模型 |
1.2 研究方案 |
2 数学模型 |
3 计算域模型网格划分、边界条件定义与结果验证 |
3.1 计算域模型网格划分 |
3.2 模型边界条件定义 |
3.3 数值模拟验证 |
4 计算结果分析 |
4.1 阶梯溢流坝面掺气空腔分布 |
4.1.1 阶梯溢流坝中心剖面掺气空腔长度及掺气空腔面积 |
4.1.2 阶梯溢流坝不同纵剖面掺气空腔分布 |
4.1.3 阶梯溢流坝面沿程掺气浓度分布 |
4.2 阶梯溢流坝面压强分布规律 |
4.2.1 掺气空腔局部负压分布 |
4.2.2 阶梯溢流坝竖直壁面和水平壁面负压分布规律 |
4.2.3 阶梯溢流坝面沿程时均压强分布规律 |
5 结论 |
(4)前置掺气坎阶梯溢洪道体型优化数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 阶梯溢洪道的研究现状 |
1.3 高速水流特性 |
1.3.1 空化与空蚀 |
1.3.2 掺气水流 |
1.3.3 掺气减蚀 |
1.4 研究的内容及方案 |
1.5 本章小结 |
2 数值模拟理论 |
2.1 FLOW-3D软件简介 |
2.2 基本控制方程 |
2.3 数值计算模型 |
2.3.1 紊流模型 |
2.3.2 卷气模型 |
2.3.3 漂移通量模型 |
2.4 数值计算方法 |
2.4.1 数值离散方法 |
2.4.2 数值求解方法 |
2.5 网格划分和边界条件 |
2.5.1 网格划分 |
2.5.2 边界条件 |
2.6 本章小结 |
3 数值模拟模型构建 |
3.1 数值模型构建 |
3.2 网格划分及边界条件 |
3.3 数值模型验证 |
4 台阶高度对溢洪道水力特性的影响 |
4.1 水面线和水流流态 |
4.1.1 不同时刻的水流流态 |
4.1.2 水面线 |
4.1.3 单个台阶上水流流态 |
4.2 掺气空腔长度和掺气浓度 |
4.2.1 掺气空腔长度 |
4.2.2 阶梯段掺气浓度沿程分布 |
4.3 压强分布 |
4.3.1 单个台阶近壁面压强分布 |
4.3.2 阶梯段压强沿程分布 |
4.4 流速和消能效果 |
4.4.1 流速沿程分布 |
4.4.2 消能率 |
4.5 本章小结 |
5 台阶高度与掺气坎高度的关系 |
5.1 掺气空腔长度和掺气浓度 |
5.1.1 掺气空腔长度 |
5.1.2 阶梯段掺气浓度沿程分布 |
5.2 阶梯段压强沿程分布 |
5.3 流速和消能效果 |
5.3.1 流速沿程分布 |
5.3.2 消能率 |
5.4 本章小结 |
6 溢洪道底坡对溢洪道水力特性的影响 |
6.1 水面线和水流流态 |
6.1.1 水面线 |
6.1.2 单个台阶上水流流态 |
6.2 掺气空腔长度和掺气浓度 |
6.2.1 掺气空腔长度 |
6.2.2 阶梯段掺气浓度沿程分布 |
6.3 压强分布 |
6.3.1 单个台阶近壁面压强分布 |
6.3.2 阶梯段压强沿程分布 |
6.4 流速和消能效果 |
6.4.1 流速沿程分布 |
6.4.2 消能率 |
6.5 本章小结 |
7 溢洪道底坡与掺气坎高度的关系 |
7.1 掺气空腔长度和掺气浓度 |
7.1.1 掺气空腔长度 |
7.1.2 阶梯段掺气浓度沿程分布 |
7.2 阶梯段压强沿程分布 |
7.3 流速和消能效果 |
7.3.1 流速沿程分布 |
7.3.2 消能率 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)城市河流阶梯式溢流堰复氧效率数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 堰面流态研究 |
1.2.2 掺气过程研究 |
1.2.3 复氧效果研究 |
1.2.4 总溶解气体模型研究 |
1.3 研究内容 |
第2章 基本理论和方法 |
2.1 明渠流 |
2.2 气液两相流理论 |
2.2.1 两相流定义 |
2.2.2 阶梯式溢流堰两相流流态 |
2.3 水体复氧理论 |
2.3.1 双膜理论(Two-film Theory) |
2.3.2 溶质渗透理论 |
2.3.3 表面更新理论(Surface Renewal Models) |
2.4 计算流体力学基本理论 |
2.4.1 质量守恒方程 |
2.4.2 动量守恒方程 |
2.4.3 k-ε方程 |
2.4.4 组分质量守恒方程 |
2.5 总溶解气体计算模型 |
2.5.1 总溶解气体对流扩散方程 |
2.5.2 溶解氧计算模型 |
第3章 阶梯式溢流堰跌水掺气的数值建模 |
3.1 控制方程 |
3.2 数值算法 |
3.3 网格划分 |
3.4 模型参数设置 |
3.5 UDF的应用 |
3.6 工况设置 |
3.7 模拟过程 |
第4章 数值模型验证分析 |
4.1 阶梯式溢流堰试验 |
4.2 模型验证 |
4.2.1 流态分析 |
4.2.2 空气浓度分布 |
4.2.3 气-水界面速度分布 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 掺气浓度 |
4.3.2 流场和速度场 |
4.3.3 特征水深 |
4.4 小结 |
第5章 阶梯式溢流堰复氧效率影响因素的分析 |
5.1 复氧效率 |
5.2 影响因素 |
5.2.1 单宽流量 |
5.2.2 坡度 |
5.2.3 台阶个数 |
5.2.4 堰高 |
5.3 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间参与的科研项目 |
硕士期间发表的论文及其他成果 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(6)基于台阶面坡度的阶梯式溢流坝坝面流场数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 阶梯式溢流坝研究背景 |
1.1.1 阶梯式溢流坝早期研究回顾 |
1.1.2 阶梯式溢流坝在工程中的运用 |
1.2 阶梯式溢流坝及尾坎研究现状 |
1.2.1 阶梯式溢流坝主要研究方向及成果 |
1.2.2 数值模拟实验在阶梯式溢流坝研究中的运用 |
1.2.3 阶梯式溢流坝技术与其它消能技术的联合运用 |
1.2.4 尾坎消能技术的主要研究背景 |
1.3 拟研究的主要问题 |
1.4 研究目标、研究内容及技术路线 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第2章 模拟计算理论 |
2.1 计算流体力学 |
2.2 常见商用CFD软件的一般求解过程 |
2.3 有限元分析方法 |
2.4 ANSYS有限元分析软件 |
2.5 模拟界面运动问题的数值方法 |
2.5.1 流体体积分数模型 |
2.5.2 流固耦合模型 |
第3章 放大改进模型的模拟研究 |
3.1 坝体设计 |
3.1.1 WES剖面设计 |
3.1.2 阶梯设置 |
3.2 流体域模型建立及网格划分 |
3.3 基于VOF模型的坝面流场计算 |
3.3.1 泄水过程模拟的定解条件设置 |
3.3.2 结果输出设置 |
3.3.3 收敛条件设置 |
3.4 数值模拟模型验证 |
3.5 消能率的计算 |
3.6 本章小结 |
第4章 针对放大模型的优化设计 |
4.1 优化方案数值模拟计算 |
4.2 阶梯面附近流态 |
4.3 阶梯面附近的紊动能及紊动能耗散率 |
4.4 阶梯面的压强分布 |
4.5 流固耦合计算分析 |
4.5.1 固体域模型建立及网格划分 |
4.5.2 结构计算条件设置 |
4.5.3 数值模拟计算结果 |
4.6 基于以上研究的优化改进 |
4.7 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(7)阶梯坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 .阶梯坝面坡度研究现状 |
1.3 阶梯溢流坝的应用与发展 |
1.3.1 阶梯溢流面的泄流流态 |
1.3.2 阶梯溢流坝的掺气特性 |
1.3.3 阶梯溢流坝的消能特性 |
1.3.4 阶梯溢流坝消能工的应用与发展 |
1.4 宽尾墩的研究现状 |
1.4.1 宽尾墩的应用与发展 |
1.4.2 联合宽尾墩消能工的应用与发展 |
1.5 宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的研究现状及不足 |
1.5.1 宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的研究现状 |
1.5.2 宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的不足 |
1.6 本文的研究方法与内容 |
1.7 本章小结 |
第二章 数值模拟及验证 |
2.1 工程概况 |
2.2 三维数值模拟与数值计算方法 |
2.2.1 紊流数学模型的发展现状 |
2.2.2 数学模型的选择 |
2.2.3 自由水面处理方法 |
2.2.4 数值求解方法 |
2.3 数值模拟域网格划分及边界条件设定 |
2.3.1 数值模拟网格划分 |
2.3.2 模型边界条件定义与数值求解 |
2.4 计算模型验证 |
2.4.1 下泄水流流态对比 |
2.4.2 掺气空腔长度数值模拟结果验证 |
2.4.3 消力池段流速数值模拟结果验证 |
2.4.4 沿程时均压强数值模拟结果验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 阶梯坝面坡度对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的一体化消能方式水力特性的影响 |
3.1 物理模型设计 |
3.1.1 坡度的确定 |
3.1.2 溢流堰面下游切点的确定 |
3.1.3 阶梯尺寸和阶梯数确定 |
3.2 模拟方案 |
3.3 沿程时均压强及阶梯面负压分布规律 |
3.3.1 沿程时均压强分布规律 |
3.3.2 阶梯面负压分布规律 |
3.4 阶梯面空化数分布 |
3.4.1 阶梯面上水流空化数分布 |
3.4.2 阶梯内空化数分布 |
3.5 阶梯坝面的掺气特性 |
3.5.1 掺气空腔分布 |
3.5.2 沿程掺气浓度分布 |
3.6 阶梯坝面坡度对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工消能特性的影响 |
3.6.1 水面线分布规律 |
3.6.2 流速分布规律 |
3.6.3 反弧段及消力池内紊动能 k 和紊动耗散率分布 |
3.6.4 阶梯坝面坡度对消能率的影响 |
3.7 本章小结 |
第四章 掺气坎和阶梯坝面坡度对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的一体化消能方式水力特性的影响 |
4.1 模拟方案 |
4.2 沿程时均压强及阶梯面负压分布规律 |
4.2.1 沿程时均压强分布规律 |
4.2.2 负压分布规律 |
4.3 阶梯面空化数分布 |
4.3.1 阶梯面上水流空化数 |
4.3.2 首级阶梯空化数分布 |
4.4 阶梯坝面的掺气特性 |
4.4.1 掺气空腔分布 |
4.4.2 沿程掺气浓度分布 |
4.5 掺气坎和阶梯坝面坡度对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工消能特性的影响 |
4.5.1 水面线分布规律 |
4.5.2 流速分布规律 |
4.5.3 反弧段及消力池内紊动能k和紊动耗散率分布 |
4.5.4 阶梯坝面坡度对消能率的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(8)掺气坎与过渡阶梯联合作用对阶梯面掺气特性的影响研究(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 试验模型及方案设计 |
1.1 模型设计 |
1.2 方案设计 |
1.3 试验方法 |
2 试验结果与分析 |
2.1 掺气坎高度与过渡阶梯体型联合作用对阶梯溢流坝面掺气特性的影响 |
2.1.1 阶梯溢流坝面的空腔长度 |
2.1.2 阶梯溢流坝面的掺气面积 |
2.1.3 阶梯溢流坝面的掺气浓度 |
2.2 掺气坎角度与过渡阶梯体型联合作用对阶梯溢流坝面掺气特性的影响 |
2.2.1 阶梯溢流坝面的空腔长度 |
2.2.2 阶梯溢流坝面的掺气面积 |
2.2.3 阶梯溢流坝面的掺气浓度 |
3 结 论 |
(9)阶梯溢流坝过渡台阶体型水力特性研究(论文提纲范文)
1 工程概况 |
2 数值模拟方法 |
2.1 数值模型 |
2.2 数值模拟的几何区域与网格划分 |
2.3 数值模拟结果分析 |
2.3.1 流态 |
2.3.2 流速 |
2.3.3 掺气分析 |
2.3.4 消能率 |
3 方案4试验结果 |
3.1 物理模型 |
3.2 数值模拟的验证 |
3.3 试验结果 |
4 结论 |
(10)过渡台阶尺寸与掺气坎对联合消能工水力特性影响的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 阶梯溢流坝研究现状 |
1.2.1 阶梯溢流坝的应用与发展 |
1.2.2 阶梯溢流坝的发展与不足 |
1.3 宽尾墩与联合消能形式的研究现状 |
1.3.1 宽尾墩的应用与发展 |
1.3.2 宽尾墩的优缺点 |
1.3.3 联合消能形式的应用与发展 |
1.3.4 联合消能形式的优势与缺陷 |
1.4 空化空蚀问题及掺气减蚀措施 |
1.4.1 空化空蚀问题 |
1.4.2 掺气减蚀措施 |
1.5 过渡台阶研究现状 |
1.6 本文的研究内容 |
1.7 本章小结 |
第二章 水工模型实验 |
2.1 工程概况 |
2.2 水工模型试验 |
2.2.1 水工模型试验设计 |
2.2.2 试验仪器与测量方法 |
2.3 技术路线 |
2.4 本章小结 |
第三章 过渡台阶尺寸对联合消能工水力特性影响分析 |
3.1 实验方案 |
3.2 不同尺寸过渡台阶对联合消能工水力特性影响分析 |
3.2.1 阶梯溢流坝面掺气特性 |
3.2.2 台阶面负压分布 |
3.2.3 沿程时均压强规律 |
3.2.4 消力池水深分析 |
3.2.5 消力池流速分析 |
3.2.6 消能率 |
3.2.7 综合分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 掺气坎+过渡台阶尺寸对联合消能工水力特性影响分析 |
4.1 8°掺气坎+过渡台阶尺寸对联合消能工水力特性影响分析 |
4.1.1 实验方案 |
4.1.2 阶梯溢流坝面掺气特性 |
4.1.3 台阶面负压分布 |
4.1.4 沿程时均压强规律 |
4.1.5 消力池水深分析 |
4.1.6 消力池流速分析 |
4.1.7 消能率 |
4.1.8 综合分析 |
4.1.9 小结 |
4.2 10°掺气坎+过渡台阶尺寸对联合消能工水力特性影响分析 |
4.2.1 实验方案 |
4.2.2 阶梯溢流坝面掺气特性 |
4.2.3 台阶面负压分布 |
4.2.4 沿程时均压强规律 |
4.2.5 消力池水深分析 |
4.2.6 消力池流速分析 |
4.2.7 消能率 |
4.2.8 综合分析 |
4.2.9 小结 |
4.3 11.3°掺气坎+过渡台阶尺寸对联合消能工水力特性影响分析 |
4.3.1 实验方案 |
4.3.2 阶梯溢流坝面掺气特性 |
4.3.3 台阶面负压分布 |
4.3.4 沿程时均压强规律 |
4.3.5 消力池水深分析 |
4.3.6 消力池流速分析 |
4.3.7 消能率 |
4.3.8 综合分析 |
4.3.9 小结 |
4.4 对比分析 |
4.4.1 实验方案 |
4.4.2 阶梯溢流坝面掺气特性 |
4.4.3 过渡台阶面负压 |
4.4.4 沿程时均压强 |
4.4.5 消力池水深 |
4.4.6 沿程流速变化 |
4.4.7 消能率 |
4.4.8 综合分析 |
4.4.9 小结 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、阶梯溢流坝面过渡阶梯最佳起始位置(论文参考文献)
- [1]反弧阶梯溢流坝水力特性试验研究[D]. 张伟. 河北工程大学, 2021
- [2]台阶式溢洪道滑行流水力参数变化规律研究[D]. 马朋辉. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [3]过渡阶梯台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响研究[J]. 王强,杨具瑞,杨正林,蒋瑜,杨恩其. 水力发电, 2020(10)
- [4]前置掺气坎阶梯溢洪道体型优化数值模拟研究[D]. 赵安妮. 西安理工大学, 2020(01)
- [5]城市河流阶梯式溢流堰复氧效率数值模拟研究[D]. 代朝霞. 山东大学, 2020(12)
- [6]基于台阶面坡度的阶梯式溢流坝坝面流场数值模拟研究[D]. 施宇轩. 兰州理工大学, 2020(12)
- [7]阶梯坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响[D]. 邱毅. 昆明理工大学, 2020(05)
- [8]掺气坎与过渡阶梯联合作用对阶梯面掺气特性的影响研究[J]. 汤建青,杨具瑞. 中国农村水利水电, 2020(03)
- [9]阶梯溢流坝过渡台阶体型水力特性研究[J]. 王奕森,张晋,杨磊,李阳,徐畅. 水电能源科学, 2019(05)
- [10]过渡台阶尺寸与掺气坎对联合消能工水力特性影响的实验研究[D]. 汤建青. 昆明理工大学, 2019(04)