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明渠岸边侧向取水的“取水角效应”研究

作者：杨帆 Publish: 2007-7-13 Hits:-

【中文题名】

明渠岸边侧向取水的“取水角效应”研究

【英文题名】

Study on "Diversion Angle Effect" of Lateral Intake Flow

【学科专业】

水力学及河流动力学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-7-13

【中关键词】

取水角效应,导流板,取水防沙,数值模拟,,

【英关键词】

Diversion Angle Effect,submerged vanes,sediment control,numerical simulations,

【分类导航】

工业技术>水利工程>水利工程基础科学>水力学>河渠水力学>

【论文摘要】

在火、核电厂冷却水的取水工程中，明渠无坝侧向取水是一种常见的取水方式。本文在前人关于直角取水口研究的基础上，增加了一个重要参数——“取水角”，并利用试验室水槽试验和数值模拟计算的双重方法，对不同取水角度取水口的水力特性和进沙特性进行了研究，分析了明渠岸边侧向取水的“取水角效应”。本文对“取水角效应”的定义为：明渠岸边无坝侧向取水工程中，取水角的改变对取水口敏感水域的水力特性和进沙特性的影响。文中以主、分流的平均流速之比η为主要参数，在前人关于直角取水口研究工作的基础上，进一步对取水角为45°的明渠岸边侧向取水口进行了试验和计算、对30°取水口进行了计算，得出了取水角对取水近区水域水流结构的影响。根据对取水口水力特性的认识，在45°明渠岸边侧向取水试验方案中，于口门上游主槽近岸侧布置单片导流板，并对导流板的防沙效果和工程参数的优化进行了研究。对不同角度时取水口敏感水域的水力特性进行了定量研究，对取水近区水域的水流结构有了进一步的认识。试验结果表明，口门断面是取水分流最敏感的部位，水流结构存在着明显的三维特性，表层流场与底层流场差异较大。在取水口近区水域，主槽内不同水深处的分流宽度有...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-10
第一章绪论	10-22
1.1 问题的提出	10
1.2 国内外相关研究综述	10-18
1.2.1 无坝岸边取水的分流分沙问题	10-13
1.2.2 取水角及其对水流结构和底沙分配的影响	13-14
1.2.3 直角取水口的水力特性研究	14-15
1.2.4 取水防沙的简易工程措施——导流板	15-18
1.3 研究目标及内容	18
1.3.1 研究目标	18
1.3.2 研究内容	18
1.4 研究方法和技术路线	18-20
1.5 本文篇章的划分	20-21
本章参考文献	21-22
第一篇明渠岸边侧向45°取水口的试验研究	22-74
第二章 45°取水口"近区水域"的水力特性分析	22-42
2.1 试验规划	22-27
2.1.1 试验参数及工况选择	22-24
2.1.2 试验设备及测量仪器	24-25
2.1.3 试验测点布置	25-27
2.2 取水口近区水域的水流流态	27
2.3 取水口近区水域的三维时均流速分布	27-34
2.3.1 纵向相对流速u_x/u_∞的分布规律	28-30
2.3.2 横向相对流速的u_y/u_1分布规律	30
2.3.3 取水方向相对流速的u_(45°)/u_1分布规律	30-34
2.3.4 垂向相对流速的u_z/u_∞分布规律	34
2.4 取水分流宽度研究	34-37
2.4.1 表、底层分流宽度	35-36
2.4.2 分流宽度沿水深的分布	36-37
2.5 分槽内回流特性分析	37-38
2.6 取水近区水域的水流脉动特性	38-41
2.6.1 紊动强度的分布	38-40
2.6.2 相对紊动动能的分布	40-41
本章参考文献	41-42
第三章 45°取水口"口门断面"的三维水力特性	42-60
3.1 口门断面处的水流流态	42-44
3.2 口门断面的时均流速分布	44-56
3.2.1 横向相对流速u_y/u_1分布	44-48
3.2.2 纵向相对流速u_x/u_∞分布	48-52
3.2.3 取水方向相对流速u_(45°)/u_1分布	52-55
3.2.4 垂向相对流速u_z/u_∞的分布	55-56
3.3 口门断面水流的脉动特性	56-59
3.3.1 紊动强度的分布	56-57
3.3.2 紊动动能C_k的分布	57-58
3.3.3 紊动雷诺应力的分布	58-59
本章参考文献	59-60
第四章 "导流板"防沙措施的试验研究	60-73
4.1 概述	60-62
4.2 试验参数及方案	62-63
4.3 流场测量试验结果	63-68
4.3.1 口门断面流速分布	64-65
4.3.2 近区各层流场的分布	65-67
4.3.3 导流板下游各断面的环流分布	67-68
4.4 导流板工程参数的优化	68-72
4.4.1 优选前置距m	68-70
4.4.2 导流板长度与流速比的关系	70-72
本章参考文献	72-73
本篇内容小结	73-74
第二篇明渠岸边侧向取水口水力特性的数值模拟	74-112
第五章数学模型和数值计算方法	74-96
5.1 前人研究简况	74-75
5.2 数学模型的确定	75-76
5.3 基本控制方程及离散求解	76-77
5.4 90°取水口的数值模拟和结果验证	77-82
5.4.1 口门断面流场的计算和比较	78-80
5.4.2 近区流场的计算和比较	80-82
5.5 45°取水口的数值模拟和结果验证	82-94
5.5.1 口门断面的计算和比较	83-92
5.5.2 近区流场的计算和比较	92-94
5.6 数值模拟的验证结论	94-95
本章参考文献	95-96
第六章数值模拟的应用——30°取水口的三维水力特性分析	96-111
6.1 "口门断面"的水力特性	96-101
6.1.1 横向相对流速u_y/u_1	96-98
6.1.2 纵向相对流速u_x/u_∞	98-99
6.1.3 取水方向相对流速u_(30°)/u_1	99-100
6.1.4 垂向相对流速u_z/u_∞	100-101
6.2 取水近区水域的流速分布	101-107
6.2.1 纵向相对流速u_x/u_∞	103
6.2.2 橫向相对流速u_y/u_1	103
6.2.3 垂向相对流速u_z/u_∞	103-107
6.3 取水分流宽度研究	107-108
6.3.1 表、底层分流宽度研究	107
6.3.2 分流宽度沿水深的分布	107-108
6.4 分槽回流特性分析	108-109
6.5 取水敏感水域的脉动特性分析	109-111
6.5.1 口门断面的相对紊动动能	109
6.5.2 近区水域的相对紊动动能	109-111
本篇内容小结	111-112
第三篇明渠岸边侧向取水的"取水角效应"	112-137
第七章明渠岸边侧向取水的"取水角效应"	112-136
7.1 取水口"口门断面"的水力特性随取水角的变化	112-122
7.1.1 口门断面流场的变化	112-113
7.1.2 取水方向流速分布的均匀度评价	113-114
7.1.3 三维时均流速分布的变化	114-119
7.1.4 取水方向时均流速的变化	119-122
7.2 取水口"近区水域"的水力特性随取水角的变化	122-134
7.2.1 各层流场的变化	122-124
7.2.2 三维时均流速分布的变化	124-132
7.2.3 取水分流宽度的变化	132-133
7.2.4 分槽断面收缩比的变化	133-134
7.3 导流板防沙效果的"取水角效应"	134-135
7.3.1 导流板的前置距随取水角的变化	134
7.3.2 导流板的"保护区长度"随取水角的变化	134-135
本章参考文献	135-136
本篇内容小结	136-137
第八章结论与展望	137-140
8.1 主要研究成果	137-138
8.2 主要创新点	138
8.3 工程建议	138-139
8.4 有待进一步研究的工作	139-140
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果	140-141
致谢	141

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.43776



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