龙建:旋流阻塞泄洪洞空腔旋流特性的试验与数值模拟研究论文

龙建:旋流阻塞泄洪洞空腔旋流特性的试验与数值模拟研究论文

本文主要研究内容

作者龙建(2019)在《旋流阻塞泄洪洞空腔旋流特性的试验与数值模拟研究》一文中研究指出:在水平旋流泄洪洞内增设阻塞-渐扩设施,可对水平旋流洞段起到明显的增压减速效果,消除高水头下起旋器出口部位出现的负压,改善洞内水流空化条件,同时洞内消能率可得到显著提升。由于洞内空腔旋转水流的复杂性,本文结合国家自然科学基金“旋流阻塞与旋流扩散复合内消能工强剪切两相流水力特性研究”,采用模型试验,以及RNGk-ε双方程紊流模型和VOF两相流模型的数值模拟方法,对旋流阻塞泄洪洞的空腔旋流进行了研究。主要成果有:(1)对阻塞空腔旋流的数值模拟方法进行了分析探讨,选择了可适用于旋转气水两相流流动的模拟方法,数值模拟与试验成果吻合良好,验证了该方法的可行性。(2)空腔直径和旋流角沿程均呈在水平洞段逐渐减小、到阻塞段开始后逐渐增大的规律;空腔直径随上游水位的增加而减小。(3)起旋器靠近端头的底部区域压强略大,断面上呈底部略大的同心圆分布。水平洞段压强沿程小幅波动变化,断面压强呈底部略大的同心圆分布。阻塞段压强沿程减小,断面压强也具有近似同心圆分布规律。随上游水位升高,竖井洞段壁面压强增大,起旋器至阻塞段近似呈线性增大,阻塞扩散段压强在下游自由出流时随上游水位变化很小,在淹没出流时随上游水位升高而增大。(4)断面平均流速由起旋器口沿着水流方向逐渐减小,到阻塞段后急剧增大。切向流速在水平洞段z/D=0至z/D=2区间呈自由涡分布特征,z/D=2后呈自由涡和强迫涡的组合涡分布特征。旋流洞内轴向流速沿程减小,在水平洞段至阻塞段沿径向呈近壁面较大、气水界面较小的规律,在阻塞段沿径向呈较为均匀的流速分布规律。(5)高紊动区出现在起旋器端头和扩散段区域,横断面上靠进空腔界面处水层紊动较大,下游淹没出流条件扩散段紊动能大于自由出流条件。(6)起旋器与水平旋流段消能率可达40%以上,加上扩散段气水混掺消能及退水洞消能,总消能率可以达到90%左右。

Abstract

zai shui ping xuan liu xie hong dong nei zeng she zu sai -jian kuo she shi ,ke dui shui ping xuan liu dong duan qi dao ming xian de zeng ya jian su xiao guo ,xiao chu gao shui tou xia qi xuan qi chu kou bu wei chu xian de fu ya ,gai shan dong nei shui liu kong hua tiao jian ,tong shi dong nei xiao neng lv ke de dao xian zhe di sheng 。you yu dong nei kong qiang xuan zhuai shui liu de fu za xing ,ben wen jie ge guo jia zi ran ke xue ji jin “xuan liu zu sai yu xuan liu kuo san fu ge nei xiao neng gong jiang jian qie liang xiang liu shui li te xing yan jiu ”,cai yong mo xing shi yan ,yi ji RNGk-εshuang fang cheng wen liu mo xing he VOFliang xiang liu mo xing de shu zhi mo ni fang fa ,dui xuan liu zu sai xie hong dong de kong qiang xuan liu jin hang le yan jiu 。zhu yao cheng guo you :(1)dui zu sai kong qiang xuan liu de shu zhi mo ni fang fa jin hang le fen xi tan tao ,shua ze le ke kuo yong yu xuan zhuai qi shui liang xiang liu liu dong de mo ni fang fa ,shu zhi mo ni yu shi yan cheng guo wen ge liang hao ,yan zheng le gai fang fa de ke hang xing 。(2)kong qiang zhi jing he xuan liu jiao yan cheng jun cheng zai shui ping dong duan zhu jian jian xiao 、dao zu sai duan kai shi hou zhu jian zeng da de gui lv ;kong qiang zhi jing sui shang you shui wei de zeng jia er jian xiao 。(3)qi xuan qi kao jin duan tou de de bu ou yu ya jiang lve da ,duan mian shang cheng de bu lve da de tong xin yuan fen bu 。shui ping dong duan ya jiang yan cheng xiao fu bo dong bian hua ,duan mian ya jiang cheng de bu lve da de tong xin yuan fen bu 。zu sai duan ya jiang yan cheng jian xiao ,duan mian ya jiang ye ju you jin shi tong xin yuan fen bu gui lv 。sui shang you shui wei sheng gao ,shu jing dong duan bi mian ya jiang zeng da ,qi xuan qi zhi zu sai duan jin shi cheng xian xing zeng da ,zu sai kuo san duan ya jiang zai xia you zi you chu liu shi sui shang you shui wei bian hua hen xiao ,zai yan mei chu liu shi sui shang you shui wei sheng gao er zeng da 。(4)duan mian ping jun liu su you qi xuan qi kou yan zhao shui liu fang xiang zhu jian jian xiao ,dao zu sai duan hou ji ju zeng da 。qie xiang liu su zai shui ping dong duan z/D=0zhi z/D=2ou jian cheng zi you guo fen bu te zheng ,z/D=2hou cheng zi you guo he jiang pai guo de zu ge guo fen bu te zheng 。xuan liu dong nei zhou xiang liu su yan cheng jian xiao ,zai shui ping dong duan zhi zu sai duan yan jing xiang cheng jin bi mian jiao da 、qi shui jie mian jiao xiao de gui lv ,zai zu sai duan yan jing xiang cheng jiao wei jun yun de liu su fen bu gui lv 。(5)gao wen dong ou chu xian zai qi xuan qi duan tou he kuo san duan ou yu ,heng duan mian shang kao jin kong qiang jie mian chu shui ceng wen dong jiao da ,xia you yan mei chu liu tiao jian kuo san duan wen dong neng da yu zi you chu liu tiao jian 。(6)qi xuan qi yu shui ping xuan liu duan xiao neng lv ke da 40%yi shang ,jia shang kuo san duan qi shui hun can xiao neng ji tui shui dong xiao neng ,zong xiao neng lv ke yi da dao 90%zuo you 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自西安理工大学的龙建,发表于刊物西安理工大学2019-07-19论文,是一篇关于阻塞渐扩论文,水平旋流论文,水力特性论文,数值模拟论文,西安理工大学2019-07-19论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自西安理工大学2019-07-19论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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