输水隧洞扩大洞室的水力特性研究

摘要

淡水资源是人类发展的重要资源之一。由于受季风气候的影响，我国水资源在空间分布上具有显著的不均衡性,其空间分布具有“东多西少，南多北少”的特点。兴建跨流域的调水工程是解决空间分布不均衡问题的有效方式之一。水利工程设计及使用过程中，工程的安全运行是最为重要的问题。因此对于保障输水工程安全运行问题尤为重要。
　　扩大洞室是输水工程中重要的组成部分，本文以某实际工程中的输水隧洞为研究对象，首先归纳了输水隧洞的水流特性和消能的研究成果，并探讨了模型试验和数值模拟两种研究方法。通过水工模型试验和数值模拟仿真计算对输水隧洞扩大闸室段水工建筑物的相关水力特性进行分析研究。主要工作如下：
　　(1)首先收集了输水隧洞建筑物的相关资料，对输水隧洞消能的作用以及类型做了详细归纳总结。
　　(2)介绍了现有的消能理论、模型试验理论和紊流基本理论。进一步介绍了数值模拟的研究方法。包括紊流控制方程、标准模型、VOF方法。
　　(3)概述了某水利枢纽的工程概况，并详细介绍了物理模型试验设计、模型安装以及量测仪器等。并通过水工模型试验对隧洞扩大洞室段的过流能力、压力分布、水流流态、沿程水面线、流速等水力特性以及输水隧洞消能状况进行研究。
　　(4)对于商业ICEM软件三个核心软件进行详细介绍。本文采用AutoCAD软件进行模型建立并用前处理软件ICEM ANSYS CFD进行网格划分，采用FLUENT核心处理软件进行计算求解，利用Tecplot360进行后处理。
　　(5)通过监测输水隧洞的水流流态、沿程水面线、压强分布、流速等多方面水力特性的三维数值模拟的数值解与水工模型试验实测数据值进行对比，得出了二者的数据偏差较小，在各方面数据都吻合较好，同时也验证了数值模拟在实际工程应用的准确性和可行性。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 课题国内外研究现状

1.3 课题来源以及研究内容和方法

1.4 本章小结

2 基本理论

2.1 消能理论

2.2 模型试验基本理论

2.3 紊流基本理论

2.4 本章小结

3 输水隧洞扩大洞室模型试验研究

3.1 工程概况

3.2 模型设计

3.3 输水隧洞扩大洞室水力特性研究

3.4 本章小结

4 输水隧洞数值模拟研究

4.1 数值模拟软件介绍

4.2 网格划分方法

4.3 计算方法及边界条件

4.4 输水隧洞扩大洞室数值模拟结果分析

5 结论分析与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢