闸前漩涡消涡试验及数值模拟研究

发布时间：2020-04-12 09:38

【摘要】：水工建筑物进口前产生有害漩涡时会引起水流流态恶化、泄流能力降低、闸门振动和空化空蚀等危害。为避免危害发生,需采取消涡措施。前人关于消涡的研究多集中于淹没度较大且结构形式固定不变的泄洪洞、电站等的进水口,针对泄洪闸的研究较少;研究多集中在具体的消涡措施,关于消涡原理的研究较少。本文结合模型试验、理论分析和数值模拟的方法,通过消涡隔栅对平板闸门和弧形闸门前的漩涡进行了消除研究,提出了消涡效果良好的最佳布置方案,分析了消涡隔栅的消涡原理。所做主要工作如下:(1)通过闸门消涡模型试验,研究不同工况时消涡隔栅布置位置、隔栅宽度对消涡效果的影响。结果表明,隔栅布置位置和隔栅宽度对消涡效果影响较大;两对消涡隔栅方案时消涡效果良好且不会引进新的漩涡,是最佳布置方案。(2)提出了滞流区高度测量的具体方法,将滞流区水体对漩涡的影响从定性分析推进到定量分析;综合考虑进水口流速和进水口体型影响,提出了进水口拖拽力的定量计算公式,将进水口拖拽力对漩涡的影响从定性分析推进到定量计算。(3)理论对比分析布置消涡隔栅前后的滞流区高度、表面环量和进水口拖拽力的变化,总结消涡隔栅的消涡原理。消涡隔栅通过减小滞流区高度和表面环量并通过改变进水口的流速分布进而减小进水口拖拽力的综合方式,降低漩涡的发生频率,缩小漩涡区范围,达到消涡目的。(4)模拟有无消涡隔栅的漩涡流场,结果表明,计算的流态、水面线和流线图均与试验结果一致;布置消涡隔栅后,同一工况的滞流区高度、表面环量和进水口拖拽力均有减小,试验结果和理论分析得以验证。本文的研究成果能够为漩涡特性及消涡理论研究提供参考,也可以为实际工程中闸门前的消涡措施研究提供理论依据。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV131.6

【参考文献】

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6 ;Study on the critical submergence of surface vortices and the design of anti-vortex intakes[J];Science China(Technological Sciences);2011年04期

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本文编号：2624568