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原文传递虹吸式灌排水系统水力特性研究

论文题名：	虹吸式灌排水系统水力特性研究
关键词：	虹吸灌水;水力模型;紊流模型;有限体积法;水力特性;排水系统;船坞设计;灌水流道
摘要：	虹吸式流道因不设阀门，启动和断流简单迅速，防冰防沙，且基本不做维修维护等优点，在电站取水口、溢洪道、泵站工程、船坞灌排水工程中运用越来越广，尤其是近年来，船泊大型化对修、造船坞设计要求的提高，也使得船坞越来越多的采用虹吸灌水方式。虹吸式流道因弯曲程度大，其水力学特性复杂，突出问题是：急剧的转弯使驼峰处存在严重负压。船坞虹吸灌水对有些参数要求更高，如灌水时间、驼峰断面负压、流道流态等，这给虹吸灌水流道的设计提出了更高的要求。本文针对山东威海造船厂拟建10万吨修船坞和5万吨造船坞工程中虹吸灌排水系统原设计方案及优化方案，进行了水力模型试验研究，并采用紊流数值模拟方法，对虹吸式灌水流道内的三维流动进行了数值计算。模型按重力相似准则设计，采用正态模型，模型几何比尺λ1=20。（1）灌水系统。首先对设计方案进行了试验研究和分析，进而进行方案优化，提出了驼峰处负压均符合规范要求、灌水时间合理的优化方案。量测了虹吸灌水廊道从抽吸真空到正常工作所需时间、虹吸驼峰处最大负压、虹吸灌水廊道沿程局部阻力系数；分析了消能格栅的效果；绘制了流量系数-时间、水头-时间、流量-时间的关系曲线等。（2）排水系统。对设计方案进行了试验研究和分析，观测了主泵在各种运行工况下的流态，量测了排水管鹅管处压强。主泵以额定流量12400m3/h运行时，水流无法充满排水管鹅管断面，需要抽吸真空使排水管道满流运行；排水管鹅管断面负压符合规范要求；排水泵在各工况下运行时，集水池内水流平稳。（3）采用三维RNG k-ε紊流模型，有限体积法（FVM）离散方程，PISO算法求解，对原方案及优化方案进行了数值模拟，计算压力场、流场等水力特性，模拟结果与试验结果吻合。
作者：	谭茹
专业：	水力学及河流动力学
导师：	高学平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文