低佛氏数消力池三维紊流数值模拟-水力学及河流动力学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 A Dissertation Submitted for the Degree of Master Numerical simulation of turbulence on low froude number of energy dissipation By Sai ChunYu Hefei University of Technology Hefei,Anhui,P.R.China April, 2014 致 谢 本论文的完成 首先要 特别的 感谢我的导师王军教授 ， 在论文选题的确 定、论 文资料 的收 集 、论文 框架的 确定 等 方面老师 倾注了 大量 的心血 。导师 严谨的治 学态度 、深 厚的学术 造诣 、兢 兢 业业的工 作精神 、朴 实的生活 作风 使我获益 良多 。正 是 导师在学 业上的 指导 、生活 上无微 不至 的 关怀，才让我 能够顺利 的完成 硕士 论文。在 此对我 的导 师表示深 深的感 谢和 真诚的敬 意！ 同时，还要感 谢 学习 期间给我 诸多教 诲和 帮助的 土 木与水 利工 程 学院的 各位老师 ，以 及在 我 的论文提 供帮助 的 师 兄陈胖胖 及同门 宋福 平、姜 坤 、程 堡磊、彭 先福 、任晨 ，感谢这 三年来 我们 一起度过 快乐的 时光 ，同时感 谢师 弟师妹们 的帮助 。 感谢研究 生同寝 室的 纪付元 、张虎 、郑小 武 同学在 平时生 活中 对我的帮 助，还要 感谢 17 班 的李健同 学在日 常生 活中给予 热情的 帮助 。 特别感谢 我的父 母多 年来对我 的 无私 ，感 谢他们培 养和鼓 励，在他们无 所不在的 关怀和 爱护 下 使我顺 利的走 到今 天。 最后，衷心对 百忙之 中评阅我 硕士学 位论 文和出席 论文答 辩的 各位专家 和老师表 示感谢 。 作者：赛 春宇 2014 年 4 月 I 摘 要 低佛氏数水跃常存在低水头水利工程中，其特点是没有 明显 的波状水 跃，消 能效率 比较 低 ，不仅 影响了 水利 工 程的正常 运行 ，而 且 对河床侵 蚀比 较严重 。因此 如何优 化消能工 的消能 型式 是低水头 水利工 程的 亟需解决 的问 题之一。 结合工程 实例作 为低 水头消能 工 做数 值模 拟研究 ，首先 对国内 外的研究 进行了回 顾，之后为 了研究如 何提高 消能 效率，本文提 出了一 种新型的 悬栅 消能工 ，采用 几何重 构的 VOF 法和 k-ε 紊 流模型相 耦合的 计算 模型来对 提出 的多种新型悬栅 消能 工的水气 两相流 进行 数值模拟 ，并将 它们 与 传统的 SAF 型消能工 在消能 效果 、流态 分布等 方面进 行比较 分析，从中获 得消能效 果相 对较好的 新型悬栅消 能工。悬栅消能工丰 富了底流 消力池 辅助 消能工的 选择 型式。悬栅的 设置 位 置、悬 置高度 、栅条 与陡坡夹 角是影 响悬 栅消能主 要三 个因素 ，所以 本文对 这三个 方 面进行 优化 设计来提 高消能 效率 。根据 池长缩 短的情况 下，将其与 传统消能 工进行 消能 防冲比较 分析 ，对实 际工程的 建设 提供了理 论基础 和参 考条件。 模拟研究 表明 ：悬栅 消能工能 够较好 的应 用于底流 消力池 ，在 低佛氏数 的水流条 件下 ，相 比 较传统型 ，新型悬栅 消能工有 较好的 消能 效果 ，而且新 型悬栅消 能工结 构简 单，施 工方便 ，在含 沙量比较 大的低 水头 工程可以 推广 使用。 关键词 ：悬栅；低佛 氏数；消 能防冲 ；数 值模拟 II ABSTRACT Hydraulic jump with low Froude number always exists in water conservancy project of low waterhead, by no clear undular jump and relatively low efficiency of energy dissipation. It does not only affect the normal operation of water conservancy project but also lead to the erosion of riverbed. How to optimize the dissipation form of energy dissipater for the low waterhead project, obviously, becomes one of the prior