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高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统岔管水力学研究
| 论文题名： | 高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统岔管水力学研究 |
| 关键词： | 高水头;船闸;闸墙;廊道;输水系统;岔管;阻力系数;支管;体型;断面流速;圆弧型;阀门;正弦曲线;布置方式;空化;过流;不均匀系数;系统布置;紊流数学模型;进口流速 |
| 摘要： | 岔管是高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统双阀门布置的重要组成部分,岔管体型的好坏直接影响阀门的来流条件,以及自身结构安全,是高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统布置的关键技术之一。 本文依托嘉陵江草街二线船闸工程,在总结国内外岔管水力学研究成果的基础上,对高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统中的岔管边界曲线型式、阻力系数、空化特性及其布置方式进行了较为详细的研究,取得了以下成果: (1)建立了二维紊流数学模型,验证了模型的精度,计算值与模型试验值误差较小,采用此数学模型对岔管体型进行比选研究是合理可靠的。 (2)提出了“外壁采用正弦曲线,内壁采用圆弧-直线-圆弧型曲线”的岔管体型,给出了岔管的布置方式及其外壁曲线方程,建立了评判阀门段岔管体型优劣性的断面流速不均匀系数指标,确定了阀门距岔管分流出口的最短布置距离,为高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统中岔管体型的选择和布置方式提供了理论依据。该体型,无论单支管过流还是双支管过流,断面流速分布均匀,管壁压力梯度变化不大,紊动强度较小,适用于运转频繁的输水系统。 (3)岔管阻力系数影响因素研究表明,双支管过流时,阻力系数主要受分岔角的影响,且随分岔角增大而增大。单支管过流时岔管的阻力系数远大于双支管过流时岔管的阻力系数；且水流从主管进入支管阻力系数较水流从支管进入主管小。 (4)岔管进口流速的大小对主管和支管内断面流速均匀性影响不大。管壁空化数随进口流速的增大而减小,在分流墩墩头圆弧、分流出口圆弧和分流入口圆弧较易发生空化。进口Re增大,岔管不同部位最小空化数呈负指数减小。岔管进口水流Re≥2.2×107时,墩头发生空化。 本文创新点:提出了“外壁采用正弦曲线,内壁采用圆弧-直线-圆弧型曲线”的单侧输水廊道阀门段岔管布置体型,建立了评判阀门段岔管体型的优劣性的断面流速不均匀系数指标,确定了适宜的阀门段初始位置,解决了高水头船闸单侧闸墙主廊道输水系统布置中的关键技术难题之一。 |
| 作者： | 张志崇 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 胡亚安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京水利科学研究院 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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