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底孔尺度对坝前水流结构的影响

作　者: 陈英姿
导　师: 许光祥
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 底孔 MicroADV 三维流场泥沙冲淤水库
分类号: TV135
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 32次
引　用: 1次
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内容摘要

在水利工程枢纽的设计中,水库底孔的型式及相应坝前的水沙流动特性直接关系到泄水建筑物的正常运行乃至整个工程枢纽的生命。大中型水电站枢纽,在水库淤积的后期,进库泥沙大部分被水流携带到坝前,并通过各种泄水流建筑物排出库外。这时,泥沙大量通过水轮机,造成水轮机的磨损。因此,一些受泥沙威胁的大型水电站的设计,都提出了如何合理地布置底孔问题,而要弄清如何合理布置底孔,如何定量地计算底孔对取水建筑物的防沙效果,就需要弄清楚孔口前由于流速收缩造成的复杂的水流结构以及不同底孔型式对坝前水流结构的影响。通过本文的工作得到了以下结论:(1)本文试验采用声学多普勒测速仪MicroADV对不同的底孔型式,不同的水流条件下的底孔坝前区域进行了详尽的流速测量,得到大量的流速资料。(2)在对实测资料进行分析整理的基础上,得出了底孔坝前流域的平面流场图、断面流场图以及三维流场图,得出了某些水流统计规律。(3)利用Tecplot软件绘制出了每个流速测点的三维合速度Va ppulse与孔口平均流速u c的比值β(即β= Va ppulse /uc)的等值线分布图,可以直观形象地看到不同流速大小地区域分布,并总结出规律。(4)在对实测资料进行分析整理的基础上,推导出了底孔坝前流域的流速公式的一般结构形式,可以方便快捷地估计各工况下特定位置的流速,对工程实际有一定的参考价值,为优选建筑物布置最佳方案提供了设计依据。(5)本文绘制了底孔坝前流域水流流速在测流垂线上的分布图,得出其分布规律,确定了测流垂线上最大极径流速的计算经验公式。(6)本文通过底孔坝前泥沙冲刷试验,得出了底孔坝前泥沙的冲淤范围及形状,与计算得出的泥沙冲淤范围和形状基本吻合,并验证了试验所测的流速数据的可靠性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 本文的选题背景和意义  9-10
  1.2 本文研究方法与内容  10-11
    1.2.1 研究方法  10
    1.2.2 研究内容  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-14
    1.3.1 底孔坝前水域的理论研究  12
    1.3.2 底孔坝前水域的模型试验研究  12-13
    1.3.3 底孔坝前水流流域的数值分析研究  13-14
  1.4 本文的研究思路与结构安排  14-15
第二章排沙底孔水流模型试验  15-23
  2.1 试验的目的和内容  15-16
    2.1.1 试验的目的  15
    2.1.2 试验的内容  15-16
  2.2 排沙底孔模型的设计  16
  2.3 试验参数的选择与控制  16-21
    2.3.1 试验参数的选择  16-18
    2.3.2 试验参数的控制  18-19
    2.3.3 试验测点的布置  19-21
  2.4 试验仪器  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 MICROADV 流速测量及其精度控制  23-38
  3.1 MICROADV 流速测量及其精度控制试验  23-24
    3.1.1 试验的基本概况  23-24
    3.1.2 试验的基本原理  24
  3.2 ADV 的基本概况  24-26
    3.2.1 ADV 的组成  24-25
    3.2.2 ADV 的种类  25-26
  3.3 MicroADV 的工作原理  26-27
  3.4 MICROADV 采集的数据  27-37
    3.4.1 流速  27-36
    3.4.2 信号强度  36
    3.4.3 相关系数  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章底孔坝前三维水流结构分析  38-80
  4.1 流量闭合验算  38-40
    4.1.1 流量闭合验算的原理  38
    4.1.2 流量闭合验算的结果  38-40
  4.2 底孔坝前流域的二维流场图  40-46
    4.2.1 平面流场图  41-43
    4.2.2 断面流场图  43-46
  4.3 测流垂线上的流速分布  46-63
    4.3.1 极径流速u_r 在测流垂线上的分布  47-58
    4.3.2 垂向流速w在测流垂线上的分布  58-63
  4.4 底孔坝前流域的三维流场图  63-66
  4.5 流速相对值β的等值线分布图  66-73
    4.5.1 等值线分布图绘制的过程  66
    4.5.2 实测数据绘制的等值线分布图  66-67
    4.5.3 数据延长后绘制的等值线分布图  67-73
  4.6 底孔坝前水域经验公式的推导  73-78
    4.6.1 经验公式的推导依据及过程  73-78
    4.6.2 经验公式的推导结论  78
  4.7 本章小结  78-80
第五章底孔坝前泥沙冲淤分析  80-90
  5.1 底孔坝前泥沙冲淤试验  80-81
    5.1.1 试验的目的  80
    5.1.2 试验的内容  80
    5.1.3 试验中泥沙颗粒的选择  80-81
  5.2 底孔坝前泥沙冲淤范围的估算  81-84
    5.2.1 经验估算的依据  81-82
    5.2.2 经验估算的结果  82-84
  5.3 底孔坝前冲刷半径的对比分析及结论  84-89
    5.3.1 经验估算半径与实测半径的对比分析  84-86
    5.3.2 两种经验公式估算结果的对比分析  86-88
    5.3.3 结论  88-89
  5.4 值得注意的问题  89
  5.5 本章小结  89-90
第六章研究结论与展望  90-92
  6.1 研究结论  90-91
  6.2 研究展望  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-95
在学期间发表的论著及取得的科研成果  95

底孔尺度对坝前水流结构的影响

内容摘要

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