高水头长泄洪洞水气二相流数值模拟与通风补气系统优化研究

目录

第一章绪 论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 泄洪洞空蚀破坏案例

1.1.3问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 泄洪洞通气试验及其经验公式

1.2.2 水-气分层流一维模型

1.2.3 水-气二相流三维数值模拟

1.2.4 存在的不足

1.3 本文的主要研究内容

第二章泄洪洞水-气分层流的一维模型

2.1 锦屏一级泄洪洞原型观测分析

2.1.1 工程概况与原型观测试验布置

2.1.2 补气洞内噪声和风速观测结果

2.1.3 需气量经验公式适用性分析

2.2 水-气分层流一维模型推导

2.2.1 空间离散与变量定义

2.2.2 水流控制方程

2.2.3 气流控制方程

2.2.4 水-气两相拖曳力模型

2.2.5 水-气耦合求解过程

2.3 模型的标定与验证

2.3.1 模型参数标定

2.3.2 模型验证一：不同拖曳力模型的计算结果对比

2.3.3 模型验证二：数值模拟与一维模型对比

2.3.4 模型验证三：对其他工程的适用性

2.4 本章小节

第三章 泄洪洞水-气二相流三维数值模拟

3.1 VOF方法

3.2 Euler-Euler模型

3.2.1 基本方程

3.2.2 相间拖曳力

3.2.3 升力

3.2.4 虚拟质量力

3.2.5 壁面润滑力

3.2.6 湍流模型的处理

3.3 计算结果的网格独立性检验方法

3.4 锦屏一级泄洪洞水-气二相流数值模拟应用

3.4.1 网格划分、边界条件及模型设置

3.4.2 数值模拟结果验证

3.4.3 拖曳力模型的改进与验证

3.4.4 数值模拟与一维模型结果对比

3.4.5 泄洪洞通风补气系统的气流流动机制

3.5 本章小结

第四章 泄洪洞通风补气系统特性与优化设计

4.1 锦屏一级泄洪洞原始结构计算分析

4.1.1 水流流速和气流流速

4.1.2 空气负压

4.1.3 水面线

4.2 锦屏一级泄洪洞补气系统优化设计

4.3 泄洪洞通风补气计算软件开发

4.3.1 软件设计思路

4.3.2 软件界面及运行步骤

4.4 结构布置因素对通风补气特性的影响

4.4.1 泄洪洞洞身截面高度的影响

4.4.2 补气洞截面面积的影响

4.4.3 补气洞数量的影响

4.4.4 补气洞布设位置的影响

4.4.5 补气洞长度的影响

4.5 本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论及创新点

5.1.1 主要结论

5.1.2 创新点

5.2 展望

参考文献

附录 A

发表论文和参加科研情况

致谢