一、虹吸溢洪道泄流量模型试验与计算分析（论文文献综述）
李珊珊[1]（2021）在《琴键堰泄流水力特性与体型参数研究》文中认为基于上下游倒悬设计的琴键堰（PKW）可以直接放在坝顶上,极大提高了传统折线型堰的适用范围,且数倍于直线堰的泄流能力使其成为应对大坝泄洪能力不足的一种有效解决方案,无论对于新建水库还是已有水库的提升改造均有着广阔的应用前景。但由于琴键堰几何参数众多,体型结构复杂,再加上发展历史较短,其研究成果尚未形成系统,堰流理论也很不成熟,也缺乏通用的设计准则与方法,制约了琴键堰的工程设计及推广应用。本文依托于国家自然科学基金项目,在西安理工大学水力学试验大厅长16米,宽0.5米,高0.75米的水槽中对不同琴键堰体型自由出流和淹没出流工况下进行了400余组次的试验,并基于VOF技术和RNG k-ε湍流模型,数值模拟了 280多个工况下的琴键堰三维流场。综合试验及数值模拟的数据,系统研究和分析了琴键堰过流的水力特性,体型参数影响以及泄流能力三方面的内容,明确了影响琴键堰泄流能力的水力学机制,给出了优化的琴键堰体型参数范围,提出了基于多影响因素和基于叠加原理的琴键堰高精度水力设计公式并对琴键堰在实际工程应用中初步设计的方法进行了探讨。主要内容和成果有:（1）琴键堰基本水力特性及泄流机理在自由出流条件下,综合本文模型试验和数值模拟得到的不同水头条件下琴键堰泄流系数及其他学者研究成果,确认了琴键堰泄流系数呈低水头下较大,随水头增加泄流系数先小幅增加后逐渐减小的变化趋势;利用数值模拟的结果分割得出了琴键堰进口、出口及侧面三个溢流前沿上的泄流量,分析了他们随水头的变化规律。细致分析了泄流流态、水面线、流线、压强、流速、紊动能、进口宫室沿程断面弗劳德数等水力学特性随水头增加而变化的规律,揭示了侧堰效率的降低,有效溢流前缘长度的减少和进口有效过流断面的减小是堰上水头影响琴键堰流量系数的主要因素。（2）四种基本体型琴键堰自由及淹没出流水力特性上下游皆有对称倒悬（Type A）、下游无倒悬（Type B）、上游无倒悬（Type C）和上、下游皆无倒悬（Type D）是琴键堰的四个基种体型（其中后三者为极限体型）。首先在自由出流的工况下,试验和模拟结果表明四种琴键堰的泄流系数的大小顺序始终为B型>A型>C型>D型,B型琴键堰泄流效率比A型高约13%,而比D型高约30%。数值模拟分析四种琴键堰体型进口断面弗劳德数和堰进口、出口和侧面溢流前缘的泄流量,单宽泄流量,泄流量百分比及泄流效率随堰上水头之间的变化规律,结果表明B型琴键堰在中低水头下侧面溢流前缘泄流效率最高,且高水头时进口溢流前缘的泄流也显着高于其他体型,因此B型在四种琴键堰中展现出最优的水力效率。而C型琴键堰,尽管向下的倒悬使其在水头增大的过程中损失了最多的有效溢流前缘长度,但其出口宫室的泄流效率较高,因此其总泄流量大于D型琴键堰。基于无量纲水头法和泄流量折减系数法分析四种琴键堰对淹没的敏感性发现,在来流量相同情况下B型琴键堰对淹没最敏感,其次是A型,再次为C型最后为D型琴键堰。通过拟合琴键堰的淹没流量系数,进一步比较四个体型琴键堰在淹没条件下的泄流能力和水力效率发现:当淹没系数S较小时,C型和D型琴键堰的泄流效率分别低于A型,而B型的效率最高。而当S>0.7时,各类型琴键堰泄流效率出现反向规律,此时淹没泄流效率取决于“对淹没的敏感性”和自由出流泄流效率两个方面的综合影响。（3）琴键堰关键几何参数及辅助体型参数对泄流能力的影响程度及作用机理利用物理试验和三维数值模拟数据,分析了不同进出口宽度比、上下游倒悬比及堰高等主要体型参数对琴键堰泄流能力的影响程度及影响机理,并从水力性能的角度提出了最佳的参数比范围。结果表明,在全水头范围内考虑,琴键堰主要几何参数进出口宽度比Wi/Wo在1.25至1.63,堰高取其倒悬角正切值Si在0.375-0.75之间以及上下游倒悬比参数Bo/Bi取2.5时琴键堰可提供最高的泄流效率。以标准对称A型琴键堰为基础,分析研究了加设堰鼻和女儿墙对琴键堰泄流能力的影响程度及影响机理,结果表明,水头较低时增设堰鼻琴键堰泄流量高出约8.5%,而堰鼻的形状（三角形或圆形）对琴键堰的流态和泄流效率影响不大;对于具有固定堰高的琴键堰,增设25mm女儿墙的琴键堰泄流效率高出14%;同时具有堰鼻和25mm高女儿墙的琴键堰,其泄流效率最大比标准体型高约16%。（4）琴键堰水力设计及工程应用方法采用量纲分析法确定影响琴键堰的关键无量纲参数,并利用正交化试验和模拟数据,分别提出基于多影响因素和基于入口、侧堰及出口断面叠加得到的琴键堰水力计算方法。与其他实验室研究成果和实际工程测量结果比较表明本文两种琴键堰水力计算方法具有很好的适用性,准确性和可靠性。基于多影响因素的琴键堰泄流系数计算公式精度在±6%范围内的概率为97%,而基于叠加得到的琴键堰泄流量计算公式,其精度在10%的范围内的概率为95%以上。提出了琴键堰设计的基本原则及合理的体型参数范围,结合已建工程升级改造和新建工程项目,给出应用琴键堰泄流能力计算公式进行琴键堰体型初步设计的基本方法和步骤及最终设计方案水力性能优化的建议。
他金城[2]（2021）在《黄池沟配水枢纽分水池侧槽退水道水工模型试验与数值模拟研究》文中研究说明结合黄池沟配水枢纽对分水池侧槽退水道的设计要求,通过水工模型试验对侧槽退水道水力特性进行了研究,测量了退水道水流流速、压强、水面线等水力学参数,对退水道水流流态、过流能力、掺气水深和陡坡段水流空化进行了评价分析。进一步,为探究侧槽退水道弯道接陡坡的优组合,进行了基于正交试验的退水道数值模拟研究。主要成果如下:（1）侧槽退水道在各设计流量下,对应试验池水位均比设计池水位低,分水池水位控制在设计水位时,对应试验下泄流量均大于设计流量。说明侧槽退水道过流能力满足要求。侧槽退水道侧堰过流量47m3/s时的流量系数是0.516,侧堰过流量70m3/s时的流量系数是0.405,此流量下护坦段3#、4#断面右侧护岸顶部高程不足,建议适当增大护岸边墙高度。（2）试验中池水位各工况均未高于516.20m,而秦岭隧洞顶部高程516.76m,因此秦岭隧洞不会出现明满流交替即闷孔现象。大流量时消力池水流流态差,不能满足水跃消能要求,通过对消力池修改方案进行简单的模型试验,推荐了三种消力池流态相对理想的方案,工程具体采用哪种方案需通过进一步的模型试验来确定。（3）下泄流量56m3/s时的堰面（0+000.00～0+000.70）实测最小压强为负值,为-0.21×9.81kPa,其余工况各部位压强均为正值。实测脉动压强陡坡段最小,侧槽段次之,消力池相对较大;脉动压强的优势频率均较小,其值小于1Hz,为低频范畴;说明侧槽退水道总体压强分布合理,对其安全没有影响。（4）侧槽退水道各段掺气后最高水面高程均低于设计墙顶高程,而消力池最大掺气水深为5.39m,消力池设计边墙高度为6m,断面净空约为10.17%,小于15%～25%,说明消力池断面净空面积不满足设计要求,需适当增大断面尺寸。（5）陡坡段空化数沿程逐渐减小,其中空化数最小值出现在陡坡末端位置,最小值为1.07,其余各断面水流空化数均较大,并且最大流速在陡坡末端断面约为14.55m/s,小于15m/s,说明陡坡段受空化水流的破坏的可能性较小。（6）用试验所得水力学参数验证了数值模型的适用性,在同时改变弯道的纵向坡度、宽度和曲率半径并各取3种水平的条件下,对退水道进行了基于正交试验的数值模拟,通过极差方差的综合分析发现,弯道纵向坡度取0、宽度取4.4m、曲率半径取22m为工程实际可行的优方案,优方案有效减小弯道内横向水面差,使弯道及下游流态得以改善,对于退水道的稳定运行及减小对下游的冲刷具有积极影响。
李乐[3]（2021）在《前咀子水库除险加固方案设计及相关问题的分析研究》文中研究说明上世纪五六十年代,在我国北方多沙河流上建设的中小型水库,普遍存在泄洪排沙设施不全和调度管理不善等问题,随着运行年代久远,各种病险危害隐患日渐突出。除了传统的坝区建筑物需要从结构安全方面进行除险加固外,由于原设计先天不足等诸多原因,水库库区泥沙淤积问题也十分严重,尤其是小型水库淤满报废现象在黄河流域水土流失比较严重的地区已经十分普遍。解决小型水库泥沙淤积问题,实现小型水库水源工程的长期可持续使用,是水库除险加固工作面临的一个长期的热点问题。本文在前咀子水库坝区建筑物常规除险加固方案分析研究的基础上,根据该水库已经淤满报废的特点,围绕小型水库泥沙淤积,这一具有普遍代表性的小型水库库区安全隐患,开展库区淤积泥沙清淤除险方案的分析研究。同时,针对大量年久失修的小型水库改建时需要增设放水排沙洞这一现实要求,在现有多沙河流水库排沙洞泄流规模确定原则与方法的基础上,通过概化模型试验研究,探讨了多沙河流水库高浓度含沙水流对放水排沙洞泄流能力的影响。具体的工作内容和主要成果概括为以下几个方面:1.结合坝区各类建筑物除险加固工作的基本要求,针对该水库工程水文资料相对不足的现状,在现行规范规程的指导下,对前咀子水库所在流域水文基础资料进行了复核分析与确认,同时根据相近区域各主要地质资料的收集分析,对前咀子水库坝址区域和地质条件进行了复核分析和确认,为该水库工程坝区建筑物除险加固和库区泥沙问题处理方案的分析论证提供依据。2.针对该水库坝区建筑物的病情险况,通过对坝顶高程、坝体渗流、坝体稳定性复核计算,提出了坝顶加高并将坝体上游原有干砌石拆除重筑,并对坝下游戗台整修并增加排水设施等一系列坝体加固方案;针对安全鉴定意见中的相关结论与建议,提出了溢洪道加固按不改变原有建筑物的等级、位置及形状为原则,在满足泄洪要求的情况下,对两侧边墙进行加固处理和底坡进行加固处理的方案;放水排沙洞洞身和底板进行浆砌石衬砌,外墙用沙浆抹面,内墙与风化浆砌石基岩面之间密实回填;针对原有工程对外交通条件差严重影响防汛安全等问题增设了防汛公路与外界连接;根据相关规范要求,结合大坝实际情况,坝区建筑物除险加固方案明确提出了后期需开展变形观测、坝基、坝体渗流压力监测和水文气象观测等长期监测项目。3.针对前咀子水库库区泥沙大量淤积,导致水库淤满报废库区泥沙危害十分严重的现状,综合吸收借鉴国内外水库排沙清淤的经验,尤其是考虑到小型水库淤满报废后泥沙清淤施工作业的特点,提出了运用水力挖沙技术与管道水力输送技术相结合进行前咀子水库淤积泥沙清淤工作的初步方案。4.针对水利工程相关技术部门一直关心的多沙河流水库,挟沙水流的含沙量是否影响泄洪排沙洞过流能力的问题,通过概化水工模型试验进行了简要分析和论证,初步得出了含沙量对排沙洞泄流能力的影响可忽略不计的初步结论,该结论可作为排沙放水洞过流能力设计时的参考。
黄锴,张繁,彭凯[4]（2020）在《江坪河水电站泄洪建筑物设计及特点》文中进行了进一步梳理江坪河水电站泄洪建筑物布置充分考虑地形地质条件、枢纽总体布置协调、运行安全可靠等因素,通过水力学模型试验、模型优化试验及结构计算分析,最终选择了右岸布置2条洞式溢洪道和1条泄洪放空洞的设计方案。
刘刚[5]（2020）在《基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究》文中认为泄洪雾化是水利工程高速泄洪时出现的一种水气弥散现象,伴随泄洪雾化产生的强风和强降雨会对水电站正常运行、边坡稳定、交通安全等造成较大危害。我国的高坝枢纽工程往往具有高水头、大流量、窄河谷、高边坡等特征,许多指标位居世界前列,泄洪伴生的雾化问题尤其突出,使得泄洪雾化安全防护的难度大为增加。对泄洪雾化展开研究,构建复杂泄洪环境下的精准预测模型、定量分析各因素对泄洪雾化的影响、探究泄洪过程中水气的运移规律,对推动我国高坝枢纽泄洪雾化研究从经验走向科学,保障重大水利水电工程建设及长期安全高效运行具有十分重要的工程现实需求及科学理论价值。相较于原型观测、物理模型试验、理论分析计算等方法,数值模拟方法具有经济高效、不受模型相似率限制、对原型观测数据依赖度低等优势。本文基于水气两相流理论,采用数值模拟方法围绕泄洪雾化的数学描述、参数界定、数值求解以及水气运移规律展开。基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型,研究了泄洪雾化数学模型的数值求解方法及技术,并编写了相应的有限元计算程序,根据数值模拟的需要,提出了考虑掺混程度影响的水气两相混合流体动力粘滞性模型,利用水布垭电站泄洪雾化原型观测数据对数学模型进行了验证,并定量分析了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对泄洪雾化的影响。主要研究内容如下:1)基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型。该模型由水气两相流体总的的质量、动量守恒方程,气的动量守恒方程,水的质量守恒方程以及雾雨转化公式组成,能够对不同消能型式下的泄洪雾化过程进行描述。通过混合流体的质量守恒方程可导出流体压力求解方程,实现了压力的直接求解,提高了数值求解过程中的稳定性及收敛性。描述气体运动的动量守恒方程包含了水气相间作用力的影响,能够对水、气运动的差异性进行较为完备的描述。通过水的质量守恒方程导出浓度传输方程,结合雾雨转化公式能够实现泄洪雾化降雨强度的预测。2)采用有限单元法,研究了泄洪雾化数学模型的求解方法及求解技术,发展了大型高度非线性偏微分方程组的数值求解方法,提高了数值求解泄洪雾化过程中的数值稳定性及收敛性,实现了泄洪雾化过程的数值模拟。在泄洪雾化数值求解中,采用有限单元法对泄洪雾化数学模型中的偏微分方程组进行空间离散,利用大涡模拟方法（LES）对泄洪雾化中的湍流进行处理,寻求合适的压力-速度耦合求解策略以保证数值求解的稳定性及收敛性,避免了传统商业软件因求解难题而进行的简化,进而编写了三维有限元计算程序并对程序正确性及有效性进行了考证。3)开展了水气两相混合流体动力粘滞性试验测试研究,发展了一种适用于水气混合流体的动力粘滞性测试方法,测试了不同掺气量及掺混程度下的水气混合流体动力粘滞性,进而推导了包含掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型。采用物理试验与数值模拟相结合的手段,通过试验测试物体在混合流体中运动时所受的粘滞力,结合数值模拟得到物体在不同粘滞性流体中所受的粘滞力,建立试验测试与数值模拟间的相关关系,进而实现水气混合流体动力粘滞系数的测试。推导了考虑掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型并分析了掺气量及掺混程度对水气混合流体动力粘滞性的影响:当掺混程度较大时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈先增加后减小的变化趋势,当掺混程度较小时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈线性减小的变化趋势。水气两相混合流体动力粘滞性相关的研究为数值模拟泄洪雾化提供了参数支撑。4)采用本文的泄洪雾化数学模型,成功实现了水布垭电站泄洪雾化的三维仿真计算模拟,结合水布垭电站泄洪雾化监测资料,对模型计算结果的正确性及有效性进行了验证,在此基础上,研究了泄流量及闸门组合方式对电站泄洪雾化的影响。通过与水布垭电站泄洪雾化原型监测数据的对比分析表明,数值模拟方法对泄洪雾化过程中的风速及降雨强度具有较好的预测能力,其中,风速的预测偏差在±15%以内,降雨强度的预测偏差在±20%以内。水布垭电站泄洪雾化过程中的风速及降雨强度均随着泄流量的增加而不断增大,但在变化趋势上又有所不同:泄流量较小时,两者均随泄流量增大呈线性增加关系,而泄流量增大到一定值后,最大雾化风速的增速逐渐放缓,最大雨强却随泄流量增大呈指数增加趋势。5)通过对水布垭电站泄洪雾化进行仿真模拟,研究了泄洪雾化过程中的水气运移规律。结果表明,泄洪过程中水气运动受地形约束较为明显,从近地表水气运动来看,水气在局部受阻挡区域易形成“回流”现象,并沿障碍物爬升;远离地表以后,不同高程平面内的水气既有向上也有向下运动的区域,呈现一定程度的跃动现象;当高程达到一定高度后,水气运动方向均向下,表明水雾不会上升至这一高程。根据水、气运动过程中的压力分布及水气运动方向,可将泄洪雾化分为三个区域,即:水气掺混区、水雾生成区和水雾扩散区。在水气掺混区,水体中的压力小于外界气压,大气中的空气通过掺气设施、水体表面不断掺进水体,形成水气掺混流体;当掺气水流落入下游河道时,水体内压力迅速增加,水中气泡大量逸出,气泡破裂产生许多微小雾滴,形成水雾;在水雾扩散区,水体中逸出的气体不断向高空及下游河道方向运动,并“裹挟”雾滴运动,从而形成常见的雾化现象。6)针对溢洪道挑流消能方式,计算研究了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对雾化风速、降雨强度时空分布的影响。结果表明,河谷宽度对雾化风速的影响较为显着,河谷越窄,水雾沿河道传播的距离越远,近坝区的雾化强度越大;本研究中,当河谷宽度增加五倍时,泄洪稳定时近坝区的雾化风速降幅可达到一半以上。初始下泄流速对雾化风及雾化降雨的影响各不相同,当初始下泄流速大于5 m/s以后,初始下泄流速的增加并不会引起近坝区雾化风速的显着增大,而是受雾化风影响的范围显着增大;近坝区雾化降雨强度则随着初始下泄流速的增加而不断增加,基本呈指数增加趋势。下游水深的增加对减小泄洪雾化风速是有利的,在本研究中,下游水深每增加1 m,泄洪稳定时的雾化风速则减小0.2 m/s左右;下游水深对水舌落点处河道底板所受的压力影响较大,水深越深,泄洪达到稳定时引起的河道底板压力增量越小,当下游水深深度合适时,泄洪引起的河道底板压力增量为零。
赵东阳[6]（2020）在《偏岩水库溢洪道水力特性研究》文中认为溢洪道泄流能力直接关系到水库能否安全运行。对以往大坝失事原因分析发现,溢洪道泄流能力不足、设计或运用不当引起大坝失事的工程很多。因此有必要对溢洪道设计方案进行研究。偏岩水库溢洪道为岸边正槽式溢洪道,最高水头达89.08 m,采用底流消能,消力池边墙采用单侧渐扩式。论文首先通过模型试验对溢洪道体型进行了优化研究,分析了水面线、流速、时均压强、脉动压强等水力特性,其次采用数值模拟分析了消力池中的流场与紊动能分布,主要研究结论如下:（1）原设计方案溢洪道泄流能力满足设计要求,溢洪道堰顶高程、孔口尺寸是合理的;闸室左右导墙头部附近出现较小的绕流现象,闸室中墩尾部水流交汇产生较大水翅现象;掺气坎挑起水流超过边墙高度,水体溅出边墙;消力池内未形成稳定的水跃消能。（2）针对原设计方案存在的问题,试验对其体型进行修改,得到了优化体型,即在中墩尾部增加渐缩式尾墩,将掺气坎坡度由1:8降低至1:10,第二道掺气坎下移3.75 m,消力池斜坡尾坎改为直立尾坎,底板加深2.50 m,池长增加20 m。优化方案体型测试结果表明:溢洪道各部位流态得到明显改善,中墩尾部水流交汇角度减缓,弱化了水翅强度;水流经掺气坎挑起高度降低,低于泄槽边墙高度;消力池内形成了稳定的水跃消能,消能效果较好,边墙高度满足要求。（3）运用Flow-3d软件对消力池水流进行了数值模拟,将模拟计算得到的水面线、流速、压强与模型试验结果进行对比,验证了本次数值模拟合理性,并对消力池中流场与紊动能分布情况进行了深入分析。在此基础上计算了消力池在不同扩散角度（3°、5.6°、9°、12°）下的池中流场,结果表明:反弧段以上为水跃漩滚区,水体波动剧烈,此处紊动能最大;边墙扩散角在5.6°及以下,池内在扩散侧出现的漩涡尺度较小,池中为淹没式水跃,紊动能最大为达30 m2/s2,扩散角度对流态影响较小。当池中边墙扩散角为9°时,紊动能最大达52 m2/s2,水体能量消散较大,但漩涡尺度超过消力池宽度的一半以上,扩散侧出现由池底贯穿至水面的立轴漩涡,说明扩散角度偏大。该研究结果对同类工程设计具有一定参考意义。
王旭敏[7]（2020）在《前置挑坎阶梯溢洪道水力特性数值模拟研究》文中研究表明随着高坝建设的快速发展,为了减小高速下泄水流对坝下游造成的冲刷毁坏,阶梯溢洪道凭借其高消能率优势广泛应用到高坝泄流中。在高水头、大单宽流量的条件下溢洪道阶梯面、边壁极易遭受空化、空蚀破坏,部分学者提出在阶梯前部加设挑坎掺气以减小水流对前部阶梯带来的破坏。因此研究前置挑坎对阶梯溢洪道水力特性影响对于此种新型掺气设施广泛应用到工程实际中具有重要参考价值。本文借助物理模型试验、数值模拟方法、原型观测等方式研究前置挑坎对阶梯溢洪道的水力特性影响。以某高坝阶梯溢洪道为原型,通过ICEM软件对设前置挑坎与不设挑坎的传统型阶梯溢洪道进行结构化网格划分,采用FLUENT软件中的RNG k-ε紊流模型、引入可追踪自由水面的VOF方法进行不同单宽流量下阶梯溢洪道的三维数值模拟计算,将计算结果与试验数据对比,发现两者吻合较好。因此通过分析计算结果详细研究其水流流态、水面线、速度场、压强场、消能等水力特性规律,此外还结合原型观测结果分析其空化空蚀特性。本文研究结论如下:（1）前置挑坎对挑后水流水面线有一定影响,挑后水流水面线先减小后增大,但对阶梯段、下游出口段水面线影响不大。水面线随单宽流量增加,阶梯溢洪道沿程水面逐渐抬高。（2）前置挑坎阶梯溢洪道沿程主流流速大于传统型阶梯溢洪道,随着流量增大,主流流速增大。前置挑坎型首级阶梯内水流漩涡较传统型分布规律有所差异,但对掺气稳定的后半段阶梯内部漩涡分布基本没有影响,旋涡形态与掺气有关,掺气打乱阶内旋涡形态。边墙对近壁水流流速有一定作用,自水流远离边壁,主流流速逐渐增大,阶内顺时针水流漩涡分布逐渐清晰。（3）阶梯溢洪道沿程负压区主要集中在前几级阶梯与阶梯中下游区域。前置挑坎型沿程水平面压强分布与传统型趋势类似,阶梯水平面近壁最小压强在0.3倍水平阶梯长度处,压强最高点在0.70.8倍水平阶梯长度处;竖直面近壁最小压强在0.9倍阶梯高处,下游段前置挑坎型压强低于传统型,竖直阶面遭受空蚀破坏风险增加。边墙对阶内压强分布有所影响,自水流远离边壁,阶面负压范围自阶梯凹角向阶梯中部转移。作用在阶梯面压强越大,负压区越大,作用位置越靠近阶梯凹侧,负压区靠近阶梯凹侧。（4）随着流量逐渐增大,阶梯溢洪道消能率逐渐减小。前置挑坎型较传统型消能率稍有减小,但是差别不大,仍保持高消能率,前置挑坎对阶梯溢洪道消能率影响较小。（5）前置挑坎阶梯溢洪道在阶梯段前部阶梯掺气明显大于传统型,而中下部阶梯掺气极少,其挑坎掺气作用范围较为局限,仅对前段阶梯有作用。随着流量增加,掺气减小,掺气作用距离增加。掺气虽然减小阶梯压强值,但是近壁一定浓度掺气率可有效减少壁面发生空蚀破坏。（6）阶梯空化位置在水面同阶梯内部三角区域的上部范围,即负压区同速度较大的主流区的公共区域;结合对某阶梯溢洪道的原型观测结果,空蚀破坏位置主要存在于中下游区域。阶面空蚀位置处于空化区下部。
黄智文[8]（2019）在《巴利尔斯水电站泄水建筑物水工模型试验与数值模拟研究》文中研究指明针对新疆巴利尔斯水电站的水利工程,通过研究溢洪道和导流泄洪洞的各项水力特性,将物理模型试验得到的参数用于验证数值模拟模型部分规律的一致性,并利用数值分析部分物理模型试验由于条件限制无法完成或完成难度较大的水力特性,最终得到泄水建筑物布置的合理性和安全性,并对实际工程有一定的指导作用。主要成果如下:1.溢洪道和导流泄洪洞模型设计合理。溢洪道模型在校核洪水位876.86m试验下泄流量较设计计算下泄流量小37.82m3/s,约小4.60%,说明由迷宫堰控制过流的溢洪道过流能力基本满足设计要求。导流泄洪洞模型在校核洪水位876.86m试验下泄流量较设计计算下泄流量大67.03m3/s,约大10.83%,说明导流泄洪洞的过流能力满足设计要求。溢洪道设计洪水位875.34m和校核洪水位876.86m下按迷宫堰前缘展开的折线溢水宽度167.236m计算的的流量系数分别为0.261和0.220,按迷宫堰前进口的过水宽度为56.00m计算的流量系数分别为0.839和0.708。导流泄洪洞设计洪水位875.34m和校核洪水位876.86m流量系数均为0.797。2.优化设计方案后溢洪道引渠段、迷宫堰控制段和一级陡坡段、二级陡坡段、挑坎段水流流态均良好,除一级等宽陡坡0+021.6000+024.000断面之间边墙高度不足外,其他各段边墙高度均满足过流要求。导流泄洪洞进水口、放水塔前压力隧洞、放水塔洞身段流态均良好,洞身段尺寸满足过流要求,明渠段、挑坎段边墙满足过流要求。3.修改方案沿程无负压出现。水流空化数大多数在0.8以上,最小值不低于0.5,所以在运行时水流对实际工程产生的空化影响可以忽略不计。流速较大,最大流速在28m/s左右,属于高速水流范畴,需控制施工不平整度,可以不设掺气坎。4.对修改方案利用Fluent软件对溢洪道水力特性进行了数值模拟研究。将水面线、流速、压强等水力参数验证数值模拟结果,利用数值模拟模拟了物理模型中未能测量或难以测量的水力参数并对比,说明了验证后的物理试验的可行性和数值模拟的准确性。
高琦[9]（2019）在《非对称溢洪道进口水力特性的数值模拟研究》文中提出溢洪道作为水利工程中的重要建筑物,承担着疏浚泄洪、维护工程安全与稳定的作用,其型式及布设方式直接影响着工程安全。溢洪道常布置于岸边或垭口,择取有利地形,并需考虑地形结构、岩体特性及水文地质因素给泄洪带来的不利影响。现行水利工程中,以具备泄洪任务重、来流水位高、河床范围窄等特质者居多,安全平稳泄流便成为设计此类工程的着重研讨课题。受地势地质等环境要素的制约,其进口所处地貌通常较为复杂。在宣泄洪水时,绝大多数工程的水流流向均垂直于引渠段进口。考虑到工程特点、地质特征、施工环境及经济等因素,部分工程布设溢洪道进口段时地势条件不理想、地形曲折,进口段型式为非对称,从而致使来流偏转、水体流动形式复杂。非对称进口来流会导致泄洪时溢洪道进口段流态紊乱,有复杂漩涡生成,溢洪道两侧壁水深不等的现象,进而致使溢洪道泄流能力不稳。因此,应充分认识溢洪道进口段复杂地质形式,综合考虑地形地质、开挖方量等特点,对溢洪道进口段进行合理优化,以保证建筑物稳定安全运行。以往针对溢洪道的研讨,大多仅局限于来流条件良好的情况,而溢洪道进口地势条件不利状况的研究较少。针对溢洪道进口的模拟,由于涉及水气两相流及流体与建筑物、流体之间相撞击等问题,其数值选型及精确模拟是计算流体力学的一大难点。本文以某水利工程为研究背景,针对非对称来流下的溢洪道进口段,进行多种布置方案的数值模拟研究。关键研究方法及所得成果如下:（1）为改善其非对称进口给来流造成的不利影响,利用CLSVOF法建立自由表面两相流模型,RNG kε紊流模型模拟进口湍流。选取有限体积法以离散控制方程,采用瞬态PISO算法将压力与速度场进行耦合,非结构网格处理计算域复杂边界,针对溢洪道多种运行工况进行数值计算研究。分析进口段流速及下游水位分布,经优化和分析对比,提出在进口段设置两段20m长、13.6 m高的平行导流墙作为推荐优化方案。（2）模型试验用以判定数值模拟结果的准确性,依据重力相似准则制成试验模型,其比尺为1:40,针对溢洪道校核工况进行模型试验探究。试验观测各运行工况下溢洪道整体及细部流态,测得沿程水位、特征断面流速与堰面压强系列水力要素分布,将空化现状、冲刷形态的因素考虑其中。结果表明,所选优化型式有效消除了进口漩涡,因非对称来流造成的流态紊乱、局部水面壅高及在边墙形成水翅等不利现象得到改善,溢洪道整体水力特性符合工程要求。（3）综合考量不同数值模型对运算结果的影响,Standard kε模型、RNG kε模型、Realizable kε模型分别结合CLSVOF方法对校核工况下优化方案进行计算分析。通过试验实测值对数值计算结果进行准确性验证,引入变异系数计算其与试验所得数据的拟合程度。比选出最能真实模拟实际工程流动状态的计算模式,总结出RNG kε为最适宜描述此工程实际运行情况的紊流模型。（4）应用数值模型对溢洪道进口段进行多种导流墙优化型式的探究,对比不同型式的进口导流墙对引渠段恶劣漩涡、溢洪道局部水位壅高等系列问题的改善效果。综合分析工程选址处地势特征、优化方案的调整范围,总结得出1520m长为本工程溢洪道进口导流墙的最佳优化范围。本文研究了进口地势不利条件下溢洪道的水力特性,为深入分析引渠段复杂流场提供了技术保障。
牟祎[10]（2019）在《城市深隧排水系统折板竖井泄流消能计算模型研究》文中提出城市化进程的加快和全球气候变暖使得城市内涝频发、溢流污染严重,城市排水系统能力不足等问题日渐突出。我国城市建筑密度大、人口众多等现状又使得对浅层排水管网的改造十分困难。因此具有海绵城市建设理念的深层隧道排水技术便应运而生,得到国内外广泛关注,并已先后在多个城市得以应用。竖井作为深隧排水系统的重要组成部分,具有将雨、污水从浅层排水管网运输到深层隧道并在该过程中消去流体能量的重要作用。不合理的结构设计易导致不良水力条件,进而造成竖井和深层隧道的结构破坏、地面隆升甚至发生爆炸事故,严重威胁城市的发展和人民的生命财产安全。因此开展针对城市深层隧道排水系统中常见的折板竖井的泄流消能问题研究,对于完善深隧排水系统的设计理论,合理制定深隧排水系统竖井的设计、运营以及维护方法符合当前社会、经济发展的需要,具有重要的现实意义。本文在学习、总结国内外深隧工程基础上,通过水力物理模型试验和水力数值模拟相结合的方法,对深隧折板型竖井泄流过程中的水力特性和消能问题进行深入研究,现将本文主要研究成果按照章节安排总结如下:（1）在泄流过程中随入流量的减小首先会在竖井中部出现“空穴区”,随后空穴区分别向上游和下游逐渐扩大。按照流体在折板上的跌落距离和形态划分,主要分为三种流态:撞壁受限流、临界流、自由跌水流。（2）流体在折板竖井内能量耗散机理主要包含以下5个方面:流体与边壁碰撞使得流体破碎、分散;流体与水垫层冲击形成水跃消能;气、液掺混形成局部强湍流形态伴随湍流能量损失;漩涡产生形状阻力和摩擦阻力伴随漩涡区域内能量损失;流体与竖井壁面之间存在摩擦阻力并造成能量损失。（3）竖井内部流速变化规律大致为:随入流量的减小,流速分布从两头大中间小的状态逐渐转变为沿程逐渐减小。最大流速普遍出现在竖井出流管和井壁交界面底部。（4）竖井内部压强变化规律大致为:平均压强随竖井高度降低而增大;同一断面处压强稍有波动但幅度不大,断面内平均压强随流量增大而增大。最大压强出现在消力井底板处,最小压强出现在竖井湿区顶部。（5）折板间距对消能率的影响表现为:同一流量下,消能率随折板间距增大先有一个“缓坡”区,该区域消能率不随折板间距的增大而明显变化,甚至略有上升,随后,消能率才随折板间距增大显着降低;不同流量下,当流量小于约30m3/h时,折板间距对消能率影响不明显,当流量大于约30m3/h,折板间距对消能率影响显着。（6）折板倾角对消能率的影响表现为:同一折板间距下,以30m3/h为分界流量,在该流量以下,倾角的变化对消能率几乎没有影响,在该流量以上,倾角对消能率的影响略有增大,但变化幅度也仅在2.48%以内。（7）消能率随流量的增大呈现“两段式”减小,当入流量小于30m3/h时,消能率减小缓慢,当入流量大于该值时,消能率减小迅速;顶部通气孔直径对消能率几乎没有影响。（8）根据现有理论结合试验成果探讨折板型竖井泄流消能的计算问题,给出了折板竖井出流速度计算公式,建立了泄流消能计算模型。并将计算结果与试验和数值模拟结果做比较。
二、虹吸溢洪道泄流量模型试验与计算分析（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、虹吸溢洪道泄流量模型试验与计算分析（论文提纲范文）
（1）琴键堰泄流水力特性与体型参数研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 琴键堰的国内外研究动态与应用现状 |
| 1.2.1 自由溢流非线性堰的发展 |
| 1.2.2 琴键堰泄流特性及体型参数研究进展 |
| 1.2.3 琴键堰的应用现状 |
| 1.3 本文研究目标和需要解决的关键问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文研究方案及技术路线 |
| 2 琴键堰模型试验设置与数值模拟方法 |
| 2.1 模型试验设置 |
| 2.1.1 试验水槽 |
| 2.1.2 琴键堰模型设计与制作 |
| 2.1.3 测量工具和方法 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 数值模拟控制方程 |
| 2.2.2 计算域建立与网格划分 |
| 2.2.3 计算方法及边界条件设置 |
| 2.3 数值模拟不确定性分析及湍流模型选取 |
| 2.3.1 网格无关性分析 |
| 2.3.2 时间步长与计算时间 |
| 2.3.3 湍流模型选取 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 琴键堰自由出流基本水力特性及泄流能力 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型几何尺寸与试验工况 |
| 3.3 泄流量及泄流系数 |
| 3.3.1 总泄流量及泄流系数 |
| 3.3.2 各溢流前缘泄流量 |
| 3.4 基本水力特性及泄流内在机理 |
| 3.4.1 整体流态及水面线对比 |
| 3.4.2 流线分布 |
| 3.4.3 流速分布 |
| 3.4.4 进口断面弗劳德数 |
| 3.4.5 压强分布 |
| 3.4.6 湍动能分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 四种基本体型琴键堰自由及淹没出流特性对比 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 四种基本体型琴键堰自由出流水力特性及泄流能力比较分析 |
| 4.2.1 几何尺寸与试验工况 |
| 4.2.2 泄流流态及水面线 |
| 4.2.3 泄流能力分析比较 |
| 4.3 不同类型琴键堰淹没出流条件下泄流特性分析 |
| 4.3.1 不同琴键堰淹没流态划分 |
| 4.3.2 不同琴键堰的淹没敏感性分析 |
| 4.3.3 淹没条件下不同琴键堰水力性能比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 琴键堰体型参数对其泄流能力的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 进出口宽度比的影响 |
| 5.2.1 几何尺寸及计算工况 |
| 5.2.2 进出口宽度比对琴键堰泄流能力的影响 |
| 5.2.3 宽度比影响琴键堰泄流的内在机理 |
| 5.3 堰高的影响 |
| 5.3.1 几何尺寸及试验工况 |
| 5.3.2 不同堰高琴键堰模型泄流能力对比 |
| 5.3.3 堰高影响琴键堰泄流的内在机理 |
| 5.3.4 不同琴键堰泄流能力评价方法比较 |
| 5.4 上下游倒悬比的影响 |
| 5.4.1 几何尺寸及试验工况 |
| 5.4.2 不同上下游倒悬比琴键堰泄流能力分析 |
| 5.5 堰鼻形式和女儿墙高度的影响 |
| 5.5.1 几何尺寸及试验工况 |
| 5.5.2 泄流能力分析 |
| 5.5.3 堰鼻形式对琴键堰泄流能力的影响 |
| 5.5.4 女儿墙高度对琴键堰泄流能力的影响 |
| 5.5.5 堰鼻和女儿墙的综合影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 琴键堰水力设计计算方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 量纲分析及正交化数据配置 |
| 6.2.1 量纲分析 |
| 6.2.2 正交化数据配置 |
| 6.3 基于多影响因素的琴键堰泄流系数计算方法 |
| 6.4 基于叠加原理的琴键堰泄流量计算方法 |
| 6.4.1 上游出口宫室泄流量计算 |
| 6.4.2 下游进口宫室泄流量计算 |
| 6.4.3 侧面泄流量计算 |
| 6.4.4 三部分叠加的总泄流量 |
| 6.5 计算结果准确性验证 |
| 6.5.1 数据来源及参数配置 |
| 6.5.2 多因素泄流系数计算公式准确性验证 |
| 6.5.3 进口,出口,侧面溢流前缘叠加泄流量计算公式准确性验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 琴键堰工程应用初步设计及优化建议 |
| 7.1 总体设计准则 |
| 7.2 琴键堰工程应用初步设计方法---以实际工程为例 |
| 7.2.1 已建工程升级改造项目初步设计---以越南 Dakmi4B大坝项目为例 |
| 7.2.2 新建工程初步设计---以雅鲁藏布江上某水电站背景为例 |
| 7.3 最终水力优化建议 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 本文主要结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 8.3 琴键堰后续研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（2）黄池沟配水枢纽分水池侧槽退水道水工模型试验与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究意义与背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 优化体型与布置 |
| 1.2.2 验证水力计算 |
| 1.2.3 消能防冲 |
| 1.3 工程概况 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 研究方案 |
| 2 水工模型设计 |
| 2.1 模型设计及制作 |
| 2.2 测量方法与设备 |
| 2.3 测点布置 |
| 2.4 试验工况 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 水工模型试验结果分析 |
| 3.1 泄流能力 |
| 3.1.1 池水位与泄流量关系 |
| 3.1.2 池水位与流量系数关系 |
| 3.2 水流流态分析 |
| 3.3 水面线分析 |
| 3.3.1 水面线沿程变化 |
| 3.3.2 掺气水深 |
| 3.4 时均压强沿程变化 |
| 3.5 脉动压强沿程变化 |
| 3.6 流速分布 |
| 3.7 陡坡段空化数估算 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 消力池修改方案 |
| 4.1 原方案存在的问题及修改思路 |
| 4.2 消力池十种修改方案 |
| 4.3 本章小结 |
| 5. 基于正交试验的侧槽退水道数值模拟 |
| 5.1 正交试验设计 |
| 5.1.1 正交试验概述 |
| 5.1.2 正交试验目的及指标确定 |
| 5.1.3 正交试验因素水平的确定 |
| 5.1.4 选正交表及表头设计 |
| 5.1.5 正交试验方案 |
| 5.2 模型建立 |
| 5.2.1 紊流模型 |
| 5.2.2 多相流模型 |
| 5.2.3 离散格式和数值计算方法选择 |
| 5.2.4 计算域确定及网格划分 |
| 5.2.5 边界条件 |
| 5.3 数值计算模型验证 |
| 5.3.1 流态比较 |
| 5.3.2 压强比较 |
| 5.3.3 流速比较 |
| 5.3.4 水面线比较 |
| 5.4 正交试验结果分析 |
| 5.4.1 试验结果 |
| 5.4.2 极差分析 |
| 5.4.3 方差分析 |
| 5.5 优方案的确定 |
| 5.6 本章小结 |
| 6. 结论与展望 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）前咀子水库除险加固方案设计及相关问题的分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 关于中小型水库除险加固水文资料的复核 |
| 1.3.2 现有水库泥沙处理技术对小型水库的适用性 |
| 1.3.3 邻近区域小型水库排沙经验 |
| 1.3.4 排沙洞泄流规模及其影响因素方面的研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容及方法 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究方法及路线 |
| 第二章 工程现状调查与水文资料复核分析 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.2 基本资料 |
| 2.3 降雨与径流复核 |
| 2.3.1 降水、径流、气象资料审查 |
| 2.3.2 径流系列的一致性及代表性分析 |
| 2.3.3 樊家河水文站年径流量频率计算 |
| 2.3.4 前咀子水库多年平均年径流量计算 |
| 2.4 设计洪水复核计算 |
| 2.4.1 洪水特性 |
| 2.4.2 历史洪水调查 |
| 2.4.3 用推理公式法推求设计洪水 |
| 2.4.4 用水文比拟法推求设计洪水 |
| 2.4.5 用洪峰面积相关法推求设计洪水 |
| 2.4.6 成果评估及采用 |
| 2.5 泥沙 |
| 2.6 蒸发与水温 |
| 2.6.1 水面蒸发 |
| 2.6.2 水库蒸发增损量计算 |
| 2.6.3 水温 |
| 第三章 前咀子水库工程地质条件分析 |
| 3.1 区域地质概况 |
| 3.2 库区工程地质条件 |
| 3.3 坝区工程地质条件 |
| 3.3.1 地质概况 |
| 3.3.2 岩土物理力学性质 |
| 3.3.3 坝址工程地质问题评价 |
| 3.4 放水排沙洞工程地质条件 |
| 3.4.1 地质概况 |
| 3.4.2 放水洞工程地质条件 |
| 3.5 溢洪道工程地质条件 |
| 3.5.1 地质概况 |
| 3.5.2 工程地质条件分段评价 |
| 3.5.3 边坡稳定性评价 |
| 第四章 坝区建筑物除险加固方案分析研究 |
| 4.1 大坝加固设计方案分析 |
| 4.1.1 工程现状及存在问题 |
| 4.1.2 坝顶高程、坝体渗流、稳定复核 |
| 4.1.3 坝体加固设计 |
| 4.2 溢洪道加固设计 |
| 4.2.1 溢洪道原设计的概况 |
| 4.2.2 原溢洪道存在问题 |
| 4.2.3 加固设计原则 |
| 4.2.4 溢洪道水力计算 |
| 4.3 放水排沙洞加固设计 |
| 4.4 防汛道路设计 |
| 4.4.1 技术标准 |
| 4.4.2 路线 |
| 4.4.3 路基 |
| 4.4.4 路面 |
| 4.4.5 涵洞 |
| 4.5 坝区绿化美化设计 |
| 4.6 大坝变形观测设计 |
| 4.6.1 监测项目 |
| 4.6.2 观测点的布设 |
| 4.7 除险加固工程投资分析与评价 |
| 4.7.1 编制依据 |
| 4.7.2 设计概算 |
| 4.8 经济评价 |
| 4.8.1 经济评价依据及参数 |
| 4.8.2 国民经济评价 |
| 4.8.3 评价结论 |
| 第五章 水库库区泥沙清淤方案分析研究 |
| 5.1 常用的机械挖沙技术 |
| 5.1.1 挖泥船疏浚技术 |
| 5.1.2 水库淤积泥沙常用机械清淤技术 |
| 5.1.3 河道淤积泥沙的机械清淤技术 |
| 5.2 前咀子水库库区淤积泥沙清淤方案分析 |
| 5.2.1 水力挖沙成本效率的分析计算 |
| 5.2.2 前咀子水库高浓度泥浆管道输送可行性分析 |
| 5.2.3 前咀子水库高浓度泥浆输送相关参数分析 |
| 5.3 关于前咀子水库清淤外运泥沙浓缩处理方案的建议 |
| 第六章 高含沙量对排沙洞泄流能力影响的试验研究与分析 |
| 6.1 排沙洞概化模型及坝区入洞高含沙水流的特点 |
| 6.2 中小型水库坝区高含沙水流的流变特性 |
| 6.2.1 坝区高含沙水流的流行分类 |
| 6.2.2 亭口水库坝区高含沙水流的流变特性 |
| 6.2.3 亭口水库所在流域高含沙水流流变参数的测定 |
| 6.3 高浓度宾汉体水流阻力问题研究现状 |
| 6.4 高含沙量对排沙洞泄流能力影响的试验研究与分析 |
| 6.4.1 对比试验观测方法的设计 |
| 6.4.2 试验工况及观测结果 |
| 第七章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）江坪河水电站泄洪建筑物设计及特点（论文提纲范文）
| 1 工程概况 |
| 2 泄洪建筑物工程设计方案 |
| 2.1 溢洪道设计方案 |
| 2.2 泄洪放空洞设计方案 |
| 3 模型试验及结构计算分析 |
| 3.1 溢洪道 |
| 3.2 泄洪放空洞 |
| 4 结语 |
（5）基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 泄洪雾化水气两相流模型与求解 |
| 2.1 水气两相流基本理论 |
| 2.2 泄洪雾化水气两相流模型 |
| 2.3 模型主要参数 |
| 2.4 泄洪雾化模型的有限元求解 |
| 2.5 算例考证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 水气两相流体动力粘滞性研究 |
| 3.1 流体粘滞性测试方法概述 |
| 3.2 两相混合流体动力粘滞性测试方法 |
| 3.3 水气两相流体粘滞性试验测试研究 |
| 3.4 考虑掺混程度影响的粘滞系数模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 泄洪雾化模型验证及其应用研究 |
| 4.1 水布垭电站泄洪雾化概况 |
| 4.2 有限元计算模型及初、边界条件 |
| 4.3 泄洪雾化模型验证研究 |
| 4.4 下泄流量及闸门组合对泄洪雾化影响 |
| 4.5 泄洪雾化水气运移规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高坝枢纽泄洪雾化影响因素研究 |
| 5.1 计算几何模型及初、边界条件 |
| 5.2 雾化风速及雾化雨强的时空分布 |
| 5.3 河谷宽度对泄洪雾化的影响 |
| 5.4 初始下泄流速对泄洪雾化的影响 |
| 5.5 下游水深对泄洪雾化的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要研究结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 :攻读博士学位期间发表的部分学术论着 |
（6）偏岩水库溢洪道水力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 溢洪道几个关键问题研究现状 |
| 1.2.1 中墩尾部水翅问题研究 |
| 1.2.2 泄槽掺气减蚀体型研究 |
| 1.2.3 扩散消力池研究 |
| 1.3 研究方法与内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 原设计及修改方案试验 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.1.1 大坝布置 |
| 2.1.2 溢洪道布置 |
| 2.2 模型设计及制作 |
| 2.3 试验工况 |
| 2.4 原设计方案体型泄流能力 |
| 2.4.1 库水位与泄流量关系 |
| 2.4.2 库水位与流量系数关系 |
| 2.5 原设计方案流态 |
| 2.5.1 进口段 |
| 2.5.2 泄槽段 |
| 2.5.3 消力池 |
| 2.6 修改方案优化思路 |
| 2.6.1 进口段 |
| 2.6.2 泄槽段 |
| 2.6.3 消力池 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 优化方案试验 |
| 3.1 体型 |
| 3.2 流态 |
| 3.3 水面线 |
| 3.4 流速 |
| 3.5 压强 |
| 3.6 掺气槽特性 |
| 3.7 消力池脉动压力 |
| 3.7.1 测试仪器和测试方法 |
| 3.7.2 脉动压力结果 |
| 3.8 冲淤特性 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 消力池数值模拟 |
| 4.1 数值模拟简介 |
| 4.1.1 CFD发展 |
| 4.1.2 湍流模型 |
| 4.1.3 VOF方法 |
| 4.2 模型建立 |
| 4.3 模拟结果验证 |
| 4.3.1 水面线 |
| 4.3.2 流速 |
| 4.3.3 时均压强 |
| 4.4 模拟结果深入分析 |
| 4.4.1 平面流场 |
| 4.4.2 计算紊动能与试验脉动压强对比 |
| 4.4.3 单侧扩散角度变化数值模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（7）前置挑坎阶梯溢洪道水力特性数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究台阶溢洪道的背景及意义 |
| 1.2 国内外阶梯溢洪道水力特性研究现状 |
| 1.2.1 水流流态及水面线研究现状 |
| 1.2.2 压强研究现状 |
| 1.2.3 消能研究现状 |
| 1.2.4 空化空蚀研究现状 |
| 1.2.5 掺气减蚀机理研究现状 |
| 1.3 阶梯溢洪道数值模拟研究现状 |
| 1.4 本文研究内容及方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 2 模型试验 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.2.1 试验模型 |
| 2.2.2 测量设备 |
| 2.3 模型试验主要内容 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 紊流数值模拟 |
| 3.1 数值模拟理论及数值方法 |
| 3.1.1 流体流动控制方程 |
| 3.1.2 紊流数学模型 |
| 3.1.3 流场数值计算方法 |
| 3.1.4 自由水面确定 |
| 3.2 数值模型的建立 |
| 3.2.1 计算模型简介 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 Fluent算法及边界条件设置 |
| 3.2.4 流场初始化 |
| 4 数学模型的验证 |
| 4.1 流态验证 |
| 4.2 水面线验证 |
| 4.3 流速验证 |
| 4.4 时均压强验证 |
| 5 前置挑坎对阶梯溢洪道水力特性影响研究 |
| 5.1 阶梯溢洪道水流流态及水面线分布 |
| 5.1.1 阶梯溢洪道水流流态 |
| 5.1.2 阶梯溢洪道水面线 |
| 5.2 阶梯溢洪道流速场 |
| 5.2.1 沿程速度分布 |
| 5.2.2 单个阶梯流速分布 |
| 5.3 阶梯溢洪道压强场 |
| 5.3.1 两体型阶梯溢洪道压强分布对比 |
| 5.3.2 前置挑坎阶梯溢洪道底板、边壁压强分布 |
| 5.4 阶梯溢洪道的消能 |
| 5.4.1 阶梯溢洪道的紊动能、紊动耗散率分布 |
| 5.4.2 阶梯溢洪道消能率 |
| 5.5 阶梯溢洪道的掺气 |
| 5.5.1 阶梯段掺气分布 |
| 5.5.2 掺气空腔长度计算 |
| 6 前置挑坎阶梯溢洪道空化空蚀特性研究 |
| 6.1 某阶梯溢洪道空蚀破坏情况 |
| 6.2 空化空蚀位置分析 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（8）巴利尔斯水电站泄水建筑物水工模型试验与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 迷宫堰国内外研究进展 |
| 1.2.2 数值模拟国内外研究进展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方案 |
| 2 模型设计 |
| 2.1 模型相似理论 |
| 2.2 工程概况 |
| 2.3 模型设计及制作 |
| 2.4 量测方法与设备 |
| 2.5 测点布置 |
| 2.6 试验工况 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 设计方案水力特性分析 |
| 3.1 设计方案泄水建筑物泄流能力 |
| 3.1.1 溢洪道库水位与泄流量关系 |
| 3.1.2 溢洪道库水位与流量系数关系 |
| 3.1.3 导流泄洪洞库水位与泄流量关系 |
| 3.1.4 导流泄洪洞库水位与流量系数关系 |
| 3.2 设计方案泄洪建筑物各段水流流态 |
| 3.2.1 溢洪道水流流态 |
| 3.2.2 导流泄洪洞水流流态 |
| 3.3 设计方案泄洪建筑物各段水深 |
| 3.3.1 溢洪道水深分析 |
| 3.3.2 导流泄洪洞水深分析 |
| 3.4 设计方案泄洪建筑物各段压强分布 |
| 3.4.1 溢洪道压强分析 |
| 3.4.2 导流泄洪洞压强分析 |
| 3.5 设计方案泄洪建筑物各段流速分布 |
| 3.5.1 溢洪道各段流速分布 |
| 3.5.2 导流泄洪洞各段流速分布 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 修改方案水力特性分析 |
| 4.1 修改方案的形成及原因 |
| 4.2 修改方案泄水建筑物泄流能力 |
| 4.2.1 溢洪道库水位与泄流量关系 |
| 4.2.2 溢洪道库水位与流量系数关系 |
| 4.2.3 导流泄洪洞库水位与泄流量关系 |
| 4.2.4 导流泄洪洞库水位与流量系数关系 |
| 4.2.5 溢洪道和导流泄洪洞联合泄洪库水位与泄流量关系 |
| 4.3 修改方案导流建筑物泄流能力 |
| 4.3.1 引水发电洞(兼导流)库水位与泄流量关系 |
| 4.3.2 导流泄洪洞和引水发电洞联合导流库水位与泄流量关系 |
| 4.4 修改方案泄洪建筑物各段水流流态 |
| 4.4.1 溢洪道水流流态 |
| 4.4.2 导流泄洪洞水流流态 |
| 4.4.3 引水隧洞(兼导流)水流流态 |
| 4.5 修改方案泄洪建筑物各段水深 |
| 4.5.1 溢洪道各段水深 |
| 4.5.2 导流泄洪洞各段水深 |
| 4.6 修改方案泄洪建筑物各段压强分布 |
| 4.6.1 溢洪道各段压强分布 |
| 4.6.2 导流泄洪洞各段压强分布 |
| 4.7 修改方案泄洪建筑物各段流速分布 |
| 4.7.1 溢洪道各段流速分布 |
| 4.7.2 导流泄洪洞各段流速分布 |
| 4.8 修改方案泄洪建筑物水流空化数估算 |
| 4.8.1 溢洪道陡坡段水流空化数估算 |
| 4.8.2 检修门槽处的水流空化数估算 |
| 4.8.3 导流泄洪洞水流空化数估算 |
| 4.9 修改方案泄洪建筑物下游冲刷试验 |
| 4.9.1 导流泄洪洞出口挑坎下游冲刷试验 |
| 4.9.2 溢洪道二级陡坡末端一级挑流消能冲刷试验 |
| 4.9.3 溢洪道退水渠末端二级底流消能冲刷试验 |
| 4.10 本章小结 |
| 5 溢洪道泄流能力数值模拟 |
| 5.1 紊流数值理论 |
| 5.2 模型建立与计算前的准备 |
| 5.3 模拟结果分析 |
| 5.3.1 溢洪道流态比较 |
| 5.3.2 溢洪道水流水面线对比 |
| 5.3.3 溢洪道流速比较 |
| 5.3.4 溢洪道压强比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（9）非对称溢洪道进口水力特性的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 溢洪道工程特点 |
| 1.3 国内外相关研究综述 |
| 1.3.1 溢洪道研究现状 |
| 1.3.2 溢洪道进口水力特性研究 |
| 1.3.3 流体对水工建筑物作用力研究 |
| 1.3.4 溢洪道导流墙研究现状 |
| 1.4 本文研究内容及方法 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 紊流数值模拟理论探讨 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 紊流数值计算 |
| 2.2.1 Standard k-ε模型-9 - |
| 2.2.2 RNG k-ε模型 |
| 2.2.3 Realizable k-ε模型 |
| 2.3 数值离散方法 |
| 2.4 流场数值计算 |
| 2.4.1 SIMPLE算法 |
| 2.4.2 SIMPLEC算法 |
| 2.4.3 PISO算法 |
| 2.5 自由表面追踪 |
| 2.5.1 VOF水气两相流模型 |
| 2.5.2 Level-Set方法 |
| 2.5.3 CLSVOF方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 某工程溢洪道进口数值模拟研究 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.1.1 模型比尺及范围 |
| 3.1.2 试验量测设备 |
| 3.1.3 模型试验主要内容 |
| 3.2 三维数学模型建立 |
| 3.2.1 复杂计算区域处理 |
| 3.2.2 边界条件设定 |
| 3.2.3 进口导流墙优化方案 |
| 3.3 数值模拟前期准备工作 |
| 3.3.1 计算方法初步选型 |
| 3.3.2 计算区域初始化 |
| 3.3.3 计算稳定性与收敛性 |
| 3.4 试验结果及分析 |
| 3.4.1 进口流态 |
| 3.4.2 沿程水位 |
| 3.4.3 堰面压强 |
| 3.4.4 特征断面流速 |
| 3.4.5 空化数分布 |
| 3.4.6 冲坑形态 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 数值计算模型比选 |
| 4.1 水面线对比分析 |
| 4.2 动水压强对比分析 |
| 4.3 断面流速对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 溢洪道进口优化方式探究 |
| 5.1 进口流态 |
| 5.2 沿程水位 |
| 5.3 堰面压强 |
| 5.4 特征断面流速 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
（10）城市深隧排水系统折板竖井泄流消能计算模型研究（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 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外深隧工程典型案例的介绍和国内深隧工程的初步探索 |
| 1.2.2 水利工程中溢洪道的泄流消能研究 |
| 1.2.3 市政排水系统中常见竖井结构的泄流消能研究 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 折板竖井水力物理模型试验 |
| 2.1 试验目的 |
| 2.2 折板竖井结构概述 |
| 2.3 水力模型试验设计 |
| 2.3.1 模型相似设计 |
| 2.3.2 试验模型结构设计 |
| 2.3.3 试验装置及量测 |
| 2.4 试验研究内容及方法 |
| 2.5 试验现象及分析 |
| 2.5.1 流态分析 |
| 2.5.2 流速分析 |
| 2.5.3 压强分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 折板竖井水力数值模拟 |
| 3.1 计算模型介绍 |
| 3.1.1 Realizable k-epsilon双方程湍流模型 |
| 3.1.2 VOF多相流模型 |
| 3.2 计算区域及网格划分 |
| 3.3 边界条件及算法说明 |
| 3.4 结果对比与分析 |
| 3.4.1 流态与自由液面 |
| 3.4.2 流速分布对比与分析 |
| 3.4.3 压强分布对比与分析 |
| 3.4.4 湍动能和耗散率 |
| 3.4.5 泄流消能机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 结构要素对折板竖井泄流消能的影响 |
| 4.1 折板间距 |
| 4.2 折板倾角 |
| 4.3 入口流量 |
| 4.4 水垫层高度 |
| 4.5 顶部通气孔 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 折板竖井泄流消能计算模型建立 |
| 5.1 能量守恒定律 |
| 5.2 伯努利方程 |
| 5.3 泄流消能计算模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、虹吸溢洪道泄流量模型试验与计算分析（论文参考文献）
- [1]琴键堰泄流水力特性与体型参数研究[D]. 李珊珊. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]黄池沟配水枢纽分水池侧槽退水道水工模型试验与数值模拟研究[D]. 他金城. 西安理工大学, 2021(01)
- [3]前咀子水库除险加固方案设计及相关问题的分析研究[D]. 李乐. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [4]江坪河水电站泄洪建筑物设计及特点[J]. 黄锴,张繁,彭凯. 水力发电, 2020(06)
- [5]基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究[D]. 刘刚. 三峡大学, 2020(06)
- [6]偏岩水库溢洪道水力特性研究[D]. 赵东阳. 西北农林科技大学, 2020(02)
- [7]前置挑坎阶梯溢洪道水力特性数值模拟研究[D]. 王旭敏. 西华大学, 2020(01)
- [8]巴利尔斯水电站泄水建筑物水工模型试验与数值模拟研究[D]. 黄智文. 西安理工大学, 2019(08)
- [9]非对称溢洪道进口水力特性的数值模拟研究[D]. 高琦. 大连理工大学, 2019
- [10]城市深隧排水系统折板竖井泄流消能计算模型研究[D]. 牟祎. 西南交通大学, 2019(03)