渭河杨凌区橡胶坝水工模型试验及数值模拟分析

发布时间：2017-05-23 12:18

  本文关键词：渭河杨凌区橡胶坝水工模型试验及数值模拟分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：渭河杨凌段防洪暨生态综合治理工程拟在渭河干流杨凌段修筑橡胶坝,壅水形成人工景观水域,同时对治理范围河道疏浚及绿化美化等综合工程治理。在城市河流生态景观工程中,橡胶坝工程具有诸多优势,首先其水利功能有助于河流生态的修复,其次橡胶坝也具有一定的美学特点,能够体现建筑美学的自然规律,并且橡胶坝的合理布局能够营造独特河流文化,营造滨河景观,对建设生态城市,提高环境质量,促进经济发展具有重要意义。数值模拟具有许多理论分析和模型试验不能替代的优点,并且随着科学技术的进步,电脑处理数据的能力得到了巨大改进,使得数值模拟计算速度更快,花费时间更少,得到的数据信息更加全面,因此,数值模拟方法逐渐得到了人们的重视。本文介绍了数值模拟的相关理论,总结了数值模拟方法的研究进展;以渭河杨凌区橡胶坝工程为研究对象,通过ANSYS中的FLUENT模块对橡胶坝工程泄流能力、水流流态等问题进行了三维数值模拟计算。本文利用CAD软件建立三维几何模型,GAMBIT软件划分六面体结构网格和设置边界条件,通过ANSYS中的FLUENT模块建立数值模拟区域,并进行数值模拟计算,得到四组工况下橡胶坝的泄流能力、水流流态、水面高程、压力分布图及流速分布图等计算结果。通过与水工模型试验实测对比,两者结果比较吻合,说明三维数值模拟运用的模型合理、方法正确。本论文的研究结果可以为渭河橡胶坝工程的设计提供理论支持,也可作为建设方的决策依据。
【关键词】：橡胶坝 三维数值模拟 水工模型试验 泄流能力 流速分布
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV644;TV131.61
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究的背景、目的和意义9-10
• 1.2 主要研究方法10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第二章 橡胶坝水工模型综述15-30
• 2.1 工程概况15
• 2.2 模型试验的目的和内容15-16
• 2.2.1 试验目的15
• 2.2.2 试验内容15-16
• 2.3 橡胶坝布置16-17
• 2.4 模型试验依据的资料17-18
• 2.5 模型设计与制作18-19
• 2.5.1 模型设计18
• 2.5.2 模型制作18-19
• 2.6 试验结果19-29
• 2.6.1 橡胶坝塌坝运行过流能力及流量系数19-20
• 2.6.2 五孔橡胶坝全部塌坝运行试验结果20-29
• 2.7 试验结论29-30
• 第三章 计算流体动力学及应用软件简介30-46
• 3.1 计算流体动力学介绍30
• 3.2 计算流体动力学特点30-31
• 3.3 计算流体动力学计算步骤31
• 3.4 控制方程31-34
• 3.4.1 质量守恒方程31-32
• 3.4.2 能量守恒方程32-33
• 3.4.3 动量守恒方程33-34
• 3.5 控制方程的离散34-38
• 3.5.1 离散化概述35
• 3.5.2 离散格式35-38
• 3.6 SIMPLE算法38-40
• 3.6.1 SIMPLE算法的修正方程39-40
• 3.7 k~ε两方程模型40-42
• 3.7.1 标准k~ ε模型的定义41
• 3.7.2 标准k~ ε模型的有关公式41-42
• 3.8 边界条件42-43
• 3.8.1 进口边界条件43
• 3.8.2 出口边界条件43
• 3.8.3 壁面边界条件43
• 3.9 FLUENT软件介绍43-46
• 3.9.1 FLUENT概述43-44
• 3.9.2 FLUENT适用对象44
• 3.9.3 FLUENT求解步骤44-46
• 第四章 橡胶坝的三维数值及结果分析46-59
• 4.1 三维建模46-47
• 4.2 网格划分及计算47-49
• 4.2.1 网格划分48-49
• 4.2.2 算法及边界条件49
• 4.3 计算结果对比分析49-58
• 4.3.1 泄流能力49-50
• 4.3.2 水面线50-53
• 4.3.3 压力分布53-55
• 4.3.4 流速分布55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 结论与展望59-60
• 5.1 结论59
• 5.2 展望及建议59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

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