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闸底长廊道输水系统双明沟细部优化的数值模拟研究
| 论文题名： | 闸底长廊道输水系统双明沟细部优化的数值模拟研究 |
| 关键词： | 船闸;输水系统;双明沟;细部结构;数值模拟 |
| 摘要： | 我国是世界上修建人工运河通航建筑物最早的国家。到目前为止，已建成应用的船闸过船建筑物有800多座。输水系统作为船闸的重要组成部分，其布置及相关水力学条件与船闸的通过能力、营运效益以及船舶的停泊安全密切相关。一方面输水系统设计需要满足输水时间的要求，以确保船闸的通过能力和营运效率;另一方面在船闸输水过程中，随着闸室内水面的上升或下降，停泊在闸室内的船舶受到非恒定水流形成的水面坡降力、水流运动的流速力等多种作用力，当这些作用力过大时将引发不利于船舶停泊安全的问题。因此，在船闸充水过程中，需要在输水系统中设置消能明沟、消能盖板或消力坎等消能设施，以改善闸室内船舶的停泊条件，满足船舶安全过闸的要求。 目前，关于明沟布置和消能特性的研究国内外均涉及较多，尤其是单明沟消能型式。双明沟消能国内对其也做了一定研究，但多限于某些特定船闸，在设计要求及结构细部等方面的研究并不充分。本文从消力梁挡坎高度及孔口尺度两个方面入手，开展了对双明沟细部优化的数值模拟研究。为使实验成果具有代表性，本文针对消力梁孔口尺度及挡坎高度进行了无量纲化，得到典型尺度参数A1/a、A2/a、B/b（分别表示挡坎高度与廊道支孔高度的比值、孔口高度与廊道支孔高度的比值和孔口宽度与廊道支孔宽度的比值）。研究基于有限元软件Fluent，通过分析比较闸室各断面流速分布、剩余比能及动能等能反映双明沟消能效果的特征参数，得出了双明沟细部（消力梁挡坎及孔口）的较优布置尺度。 主要结论如下: (1)通过已有物理实验成果对三维数值仿真模型计算结果进行验证，表明以数值模拟的方式开展对双明沟细部优化的研究是可行的。 (2)消力梁孔口尺度按原设计方案（孔高A2/a=1.389，孔宽B/b=4.706）布置的情况下，双明沟挡坎高A1/a=0.667～0.944时，消能效果较优。 (3)消力梁挡坎高度及孔口宽度按原设计方案(挡坎高A1/a=1.111，孔宽B/b=4.706)布置的情况下，双明沟孔高A2/a＞1.000消能效果较好。 (4)消力梁挡坎高度及孔口高度按原设计方案（挡坎高A1/a=1.111，孔高A2/a=1.389）布置的情况下，双明沟孔宽B/b＜2.353消能效果明显。 |
| 作者： | 朱磊 |
| 专业： | 水利工程；港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 杨斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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