导流洞改建泄洪洞衔接段水力特性研究

论文摘要

利用导流洞改建为永久泄洪洞不仅可以节省投资,加快施工进度,而且有利于优化枢纽布置,减小峡谷地区工程枢纽的泄洪消能难度。导流洞改建泄洪洞是通过连接段将导流洞段与高位泄洪洞进口相连的,本文主要研究有压流垂直转弯和无压流“龙抬头”两种衔接方式的水力特性。通过大量的常压和减压试验,以及紊流数值模拟,得到如下结果:(1)只要垂直转弯段的转弯半径布置得当,则整个垂直转弯段内不出现负压,加之脉动压力不大,故可保证垂直转弯段具有良好的压力特性。在工作闸门前置的条件下,闸门启闭过程中水流对固壁的冲击力随闸门开度的增加而稳步增加,整个过程中压力过程未出现冲击峰值,竖井的安全运行有充分保证。(2)转弯内径70m、洞径14m的垂直转弯段的初生空化数约为2.61,可供今后此类工程的设计参考。垂直转弯段的空化是完全可以避免的。(3)对于不同的转弯半径,垂直转弯段的流速都表现为内侧大、外侧小,而转弯半径越大,流速在横断面上的分布越均匀,压力系数的变化也越平缓。当转弯半径达到5倍洞径时,压力系数的沿程分布已较好。如因条件限制而难以做到5倍洞径,则转弯半径至少也应大于2倍洞径。(4)试验条件下,“龙抬头”直坡段水流空化数在0.1到0.2之间,直坡段首部掺气坎后声压级差最大值约3dB,考虑到模型与原型之间的空化比尺效应,一般地讲,对于“龙抬头”式泄洪洞,在直坡段首部设置第一道掺气减蚀设施是非常必要的。试验测得的反弧末端固壁附近掺气浓度达2.8%~3.5%,由此表明,只

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 导流洞改建泄洪洞的研究意义
• 1.2 导流洞改建泄洪洞的发展现状
• 1.3 紊流数学模型的发展现状
• 1.4 工程实例
• 第二章 导流洞改建为泄洪洞的基本型式与主要问题
• 2.1 导流隧洞的特点
• 2.2 导流隧洞改建的基本要求
• 2.3 导流洞改建的基本型式
• 2.4 导流洞改建泄洪洞连接段的水力学问题及本文的主要内容
• 第三章 有压洞垂直转弯衔接方式常规水力特性
• 3.1 模型制作与测试方法
• 3.2 稳定运行条件下的压力特性
• 3.3 闸门启闭过程中的压力特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 有压洞垂直转弯衔接方式空化特性研究
• 4.1 模型设计
• 4.2 试验设备与测试方法
• 4.3 空化的判别标准和计算方法
• 4.4 试验成果及分析
• 4.5 有压流初生空化数分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 有压洞垂直转弯段数值模拟
• 5.1 数学模型
• 5.2 网格划分
• 5.3 计算成果
• 5.4 本章小结
• 第六章 无压洞“龙抬头”衔接方式常规水力特性研究
• 6.1 模型制作
• 6.2 水面线及流速
• 6.3 时均压力和水流空化数
• 6.4 水流掺气情况
• 6.5 空腔长度及通风量
• 6.6 本章小结
• 第七章 无压洞“龙抬头”衔接方式空化特性研究
• 7.1 模型设计
• 7.2 试验成果
• 7.3 本章小结
• 第八章 无压洞“龙抬头”衔接方式数值模拟
• 8.1 紊流数学模型
• 8.2 计算网格划分
• 8.3 计算成果
• 8.4 本章小结
• 第九章 结论
• 参考文献
• 作者攻读博士学位期间发表论文和获奖情况
• 致谢