引汉济渭工程黄池沟配水枢纽三维水流数值模拟研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanghtlx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
黄池沟配水枢纽是引汉济渭工程调水与配水之间的连接中枢,是整个输水系统的重要枢纽。枢纽结构及功能复杂,具有“两进、三出、泄洪、溢流、放空”等特点。由于黄池沟配水枢纽闸门多,容积小,进出流量变幅大,各种工况尤其是非恒定流情况下,配水枢纽水流响应过程极为复杂,调控难度极大。黄池沟配水枢纽非恒定流特性与配水过程稳定性是确保枢纽安全稳定运行必须要研究的关键问题。本论文以引汉济渭工程黄池沟配水枢纽为研究对象,采用数值模拟的方法,主要进行了两个方面的研究:(1)利用FLUENT软件,采用有限体积法对控制方程进行离散,PISO算法完成速度压力耦合,结合RNG k-ε紊流数学模型和VOF自由水面捕捉技术,对黄池沟配水枢纽三维水流流动特性进行了恒定流的数值模拟研究。(2)利用Flow-3D软件,采用有限差分法对控制方程进行离散,GMRES算法完成速度压力耦合,对黄池沟配水枢纽进行了非恒定流水力响应过程的数值模拟研究。主要研究成果如下:(1)建立了黄池沟配水枢纽的三维数学模型。建立的模型可以实现配水枢纽正常运行时不同组合工况下的流场特性研究以及非常情景运行时不同影响因素下各水力特性动态响应的模拟计算及预测。(2)验证了所选数学模型的可靠性与准确性。用已有物理模型试验成果对数学模型进行了验证,结果表明,模拟得到的水流流态、流速、压强、水面线等水力特性参数与物理模型试验成果吻合较好,数值计算能够提供更加准确、完整的流场信息。(3)揭示了系统恒定运行时枢纽的水力特性。对配水枢纽的水流流场进行了数值模拟计算并对比分析了已有研究成果的一致性,论述了配水枢纽各建筑物的水力适应特性,提出了稳定流态、减小对分水池及上下游隧洞水流影响的运行方案。恒定运行情况下,进水闸门全开相对闸门局开流态较好,因此建议在拟定运行工况时,尽量避免局开运行方式。当进水闸必须局开控制时,宜采用较低的分水池水位,以获得较好的闸后水流流态。(4)获得了系统非恒定运行时池内水力特性的动态变化规律。通过模拟分析北干线闸门不同关闭时间对池内水流响应特性的敏感性,获得了池水位、进出口隧洞水位、流速及压力等随时间的变化过程。结果表明,北干线闸门50s关闭对系统带来的水流流速、压强、水面波动等的水力响应过程均比较剧烈,变化幅度也较大,而这种瞬时变化可能会影响闸门结构和隧洞本身的安全。闸门关闭时间较长时,各水力特性的变化过程均比较平缓,变化幅度也较小。北干线闸门关闭后,分水池会产生弃水,闸门关闭时间短的情况下,弃水量略大于闸门关闭时间长的情况。本文的研究成果可为配水枢纽的安全、节能、高效运行提供理论和技术支撑。
其他文献
骤旱是一种发展异常迅速的短尺度极端干旱现象,可以在短时间内导致环境水分的迅速减少,严重威胁农、林、牧等多部门的经济生产和生态环境建设。与常规干旱相比,骤旱更加难以预测,其迅速发展的特征也大大缩短了农牧业管理者处理决策的准备时间,往往会由此引发更严重的后果。然而,当前对骤旱的形成机理认知不深,对骤旱的应对缺乏科学、精准的方案。因此,亟需开展区域骤旱时空特征及其形成机理研究,提升区域骤旱的预警与应对能
学位
19世纪末20世纪初,由众多仁人志士参与讨论,在当时风起云涌的救国救民大潮中,形成了体育救国的一大思想潮流。到五四新文化运动时期,陈独秀举起科学与民主两面大旗,掀起以批判中国传统文化糟粕,学习西方先进文化的思想启蒙大潮。陈独秀和青年毛泽东分别从批判传统文化重文轻武、主静恶动观念的角度为体育救国理论发掘了空前深刻而丰富的思想资源。
期刊
随着我国人口和社会经济的不断发展,经济社会对水资源的需求不断增长,但水资源总量却呈现逐年减少的态势,供给与需求之间的矛盾有进一步增大的趋势。作为我国北方典型的内陆省份,陕西省水资源呈现陕南丰富,其中汉江水资源丰富。围绕汉江水资源综合利用的工作实际需求,以汉江流域的径流预测问题为导向,以实际开展径流预测的需求为牵引,通过本研究,提出基于机器学习模型优选的组合径流预测方法,针对不同研究断面构建多种机器
学位
干旱区湖泊是流域内水循环中的主要组成部分,其敏感脆弱性决定了其在干旱区生态研究中的重要地位。博斯腾湖位于我国西北干旱区,近些年在人类活动及气候变化的影响下湖面缩减、水质污染加重、水体环境恶化。遥感技术相比传统监测手段有周期性、覆盖范围广等特点,在水体环境及影响因素研究中有更好的数据完整性。本文基于2001-2020年Landsat系列卫星影像,结合研究区气象水文数据及湖泊实测水质资料,利用相关性分
学位
干旱是一种极端气候,有发生频率高、影响范围大的特点,给人类的生产生活带来巨大不利影响,因此干旱特征的分析及干旱的预测具有重要意义。本文基于信号分解理论和机器学习模型,采用滚动预测框架,进行干旱预测研究,以期提高预测模型适应性,为防灾减灾提供思路。主要研究内容与成果如下:(1)降雨及SPI时间序列的趋势检验、突变检验。采用M-K突变检验及R/S分析法、Pettitt检验等方法分析序列的趋势性及突变性
学位
在全球气候变化的影响下,由极端降雨引起的洪水灾害趋于严重,缺乏应急响应措施,将可能造成严重损失。开展洪水快速预报,为应急部门及群众提供充足的准备时间,是降低洪水灾害损失,应对洪水灾害准备阶段的战略关键内容。因此,如何实现洪水快速精准预报,争取应急响应前置时间具有重要的研究价值。本研究以实现洪水过程快速精准预报为目标,基于物理过程的数值模型与机器学习算法提出洪水过程快速预报方法,并以王茂沟流域及宝盖
学位
研究目的:2021年是中国共产党百年华诞。中国站在"两个一百年"的历史交汇点,全面建设社会主义现代化国家新征程即将开启。世界更多将目光投向中国,聚焦中国共产党矢志不渝为人民谋幸福,为民族谋复兴,为世界谋大同。在建党100周年之际,重温毛泽东体育思想,深刻审视我国体育事业发展的重点、难点、新问题,仍然具有十分重要的指导意义和时代价值。研究方法:本文采用文献资料法、历史分析法、归纳演绎法等方法,研究毛
会议
西南地区高度落差大,具有丰富水资源,且有大量砂砾石材料,适合建设高坝大库,而混凝土面板堆石坝由于具有施工快、坝体变形小、防渗性好等优点成为高坝首要考虑的坝型。然而,西南地区地质条件复杂,河床中有深厚覆盖层,覆盖层会使坝基产生不均匀沉降,坝体产生不协调变形,对坝体变形、渗透、稳定产生较大危害,覆盖层成为坝工建设中不可避免的问题。覆盖层地基砂砾石材料中存在土粒均匀、不良级配和表层淤泥的问题,进一步研究
学位
在全球气象变暖日益严重的情况下,极端暴雨爆发频率逐年上升,加之全球社会的飞速发展以及人类活动对大自然干预增强等影响导致自然灾害频发。每年因极端暴雨引起的洪涝灾害给全球社会造成了巨大损失,水安全形式非常严峻。为应对水灾害问题,除了采取一系列必要的实际工程措施来抵御洪水外,部分非工程措施如数值模拟技术等在及时准确获取水灾害信息等方面起着十分重要的作用。数值模拟技术对洪水过程模拟时,地形通常以网格形式体
学位
作用水头在200m量级时,若不有效消能,洞内及出口水流流速会超过40m/s,高速水流可能引发下游河道严重冲刷、雾化或洞内空蚀空化等问题。较高作用水头时,水平旋流阻塞复合内消能方式消能效果好,且能更好地过渡上下游水流。水平旋流阻塞复合消能工(简称“旋流阻塞消能工”)内水流为气水两相流,水力特性复杂,水流脉动和空化问题未知。为研究上述问题,本文采用模型试验与数值模拟相结合的方法,对旋流阻塞消能工气水两
学位