1。介绍gydF4y2Ba
底部利用媒体作为一个大坝的水工建筑物控制水库蓄水,水库在紧急情况下疏散,进入水库的沉积物。因此,他们需要仔细设计和有害因素识别(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba ]。另一方面,为了确保通道的正确操作,相关的液压流体力学的设施,包括盖茨和阀门,放电容量应仔细检查和执行水力模型测试(gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba ]。通过研究失败导致大坝的终端盖茨已经决定,空化现象和闸门振动的主要原因是赔偿,因为气泡崩溃的地方,压力波动强度提出了(gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba ]。在底部,两阶段高速空气流传播。由于部门流和即兴的转换从加压流到自由表面流动,压力急剧损失值下游的门。空化是一种破坏性的现象发生,因为这样的负面压力。曝气增氧机管通常是采用以控制这一现象(gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
萨达特Helbar et al。(2021)研究了底部出口门的大小和形状,从而影响流出分泌物,冲洗效率。他们的研究的目的是调查该地区的影响,形状,盖茨和底部出口数量的速度和浓度沉积物(gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
在这些结构中,由于高速流动和渠道的水位波动,流可能独立于信道的墙,并在本地流压力可能会减少。如果流动压力小于水的蒸汽压,水从液体到气体状态变化,和气泡的形式。可能携带气泡流高压力区为了崩溃,和一个负压力波进入流。如果气泡壁表面附近的爆炸,他们会损害该频道的墙gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba ]。杨et al。(2020)在一个三维CFD建模显示空气流动行为。空气流例之间的需求存在着很大的差别。不是所有空缺的同步放电结果在空气最大的需求gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
服务门的下游地区,该地区应急门和服务之间的门,以及门槽,创建一个粗糙表面对空化流持有风险最高的(gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba ]。空化指数,当地的压力和流速的函数,作为一个重要的参数来评估潜在的空泡(gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba ]。Daneshmand et al。(2007)实验研究了流的水力特性在不同的服务门开口Sivand大坝的底部出口。他们的研究显示流湍流量的增加应急门缝隙与服务从85%以上,闸门开启高度和空化指数在所有开口大于临界极限(gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba ]。两个空化指数控制方法可以控制气蚀损伤通过修改几何结构和流曝气(gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba ]。Kavianpour(1997)进行实验,以确定曝气对斜坡下游压力波动的影响。他们得出的结论是,进气减少严重的压力波动和提高它的意思是,这反过来又降低了空化的可能性。他们还研究了流曝气对压力场的影响的结构,包括波动的能量谱,偏态,波动的清晰度,和负压波动的风险减少。本研究表明,充气压力场的结构变化(gydF4y2Ba
23gydF4y2Ba ]。Khazaei et al。(2015)研究了空化现象在地面加速度峰值能力Lorestan大坝的底部进气数值和在实验室里。他们表明,改变通道的坡度10至12%,改变通道1到3.5米的长度,并减少通道墙壁的斜率1到2度可以是一个不错的选择,消除气蚀的风险(gydF4y2Ba
24gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
阮et al。(2007)研究了中控室内的水力性能使用基础构皮滩大坝的底部放电通道在实验室。结果表明增加进气流量的流,以防减少曝气后通道的坡度。这个校正的有效作用,防止放电通道气蚀损伤(gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba ]。吴et al。(2007)研究了水力参数如流量压力,水电导系数和下游流量剖面在不同服务门开口和多样化的上游渠道负责人龙滩大坝的底部出口在实验室。结果表明,底流的压力值在通道闸下游崛起服务闸门开启高度的增加,和水电导系数在小型和大型高于中间开口(gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba ]。李et al。(2020)调查控制导叶开度对压力分布的影响和空化数值和实验室模型的指数。等基本假设2的45度角和边缘值的长度宽度比门(通过保持门高度不变),研究10日,30日,50岁和100%的控制门不同的2 - 3 -,四头。结果是空化指数高10%和100%控制门的机会,所以在30%,50%,和70%的门开口,空化的概率更高(gydF4y2Ba
27gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
Nikseresht et al。(2012)模拟底部摄入5号Sefidrud大坝使用一个三维有限体积法和表明,隧道内的最低压力发生在20%的应急门,在这种情况下,气蚀指数低于临界值。曝气的使用提出了消除空化的风险。它正试图独立的高速流沿着隧道通过使用适当的曝气系统。然后,流动可以实现在隧道衬砌空洞的风险是腐烂的gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba ]。在这个项目中,渠道的水力性能和几何校正评估正常运行的深层去除大门开在不同的州。自深移除门流分为两个部分,与农业灌溉控制器与滑动阀门阀和控制器通过一个分支,研究不同功能状态被认为是。单阀操作,单服务门函数,豪厄尔他们阀和服务门的同时操作这个项目的目标。接下来,该频道的液压操作在不同的情况下同意数值模型将完成,和结论。gydF4y2Ba
1.1。Flow-3D模型和控制方程gydF4y2Ba
数值模拟流场的网点和水工建筑物底部一般来说,溢洪道和能量耗散系统设计这种结构是至关重要的。研究人员在这种模拟的经验已经表明,Flow-3D软件有更好的能力在建模中这种类型的液压结构现有的软件包。Flow-3D工程师提供了一个完整的和通用的CFD仿真平台研究液体和气体的动态行为在一个广泛的工业应用和物理过程。Flow-3D的重要特性之一,液压分析自由表面流动的能力模型,建模的使用受到(体积的液体)技术报告由赫特和尼科尔斯(1981)(gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba ]。受到平流方案,数值方法,允许程序员跟踪接口的形状和位置,但它不是一个独立的流求解算法。另一方面,可以考虑流体运动方程,其中包括控制卷假设不可压缩流体的连续性方程和恒流(方程(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba ))和控制体积中的动量方程考虑湍流(方程(gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba ))(gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
¯gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
是流体的密度;gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
笛卡尔坐标;gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
笛卡尔速度矢量的组件吗gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
;gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
是压力;和gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
¯gydF4y2Ba
意味着雷诺应力张量。gydF4y2Ba
two-equation模型重整化群(RNG)gydF4y2Ba
k-εgydF4y2Ba 用于确定的雷诺应力张量为湍流动量方程。这个模型的方程如下:gydF4y2Ba
湍流动能方程gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba :gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
GgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
湍流动能消耗速率方程gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
(4)gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
GgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
在上面的方程中,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba 有效的普朗特数倒数吗gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
,分别。gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
是常数,值分别为1.42和1.68;gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
effgydF4y2Ba
是有效的粘度。RNG之间的主要区别gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba 模型和标准gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba 模型是RNG模型有一个额外的术语,gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
的准确性,极大地提高了快速紧张的流动。gydF4y2Ba
2。材料和方法gydF4y2Ba
2.1。案例研究Sardab大坝与豪厄尔他们阀的出口渠道gydF4y2Ba
Sardab大坝在伊朗建立在Sardab河。坝址的高度是海拔2712米的大坝的水库面积270公顷,总容量4800万立方米(表gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba
表1gydF4y2Ba
Sardab大坝的一般规范。gydF4y2Ba
大坝gydF4y2Ba
类型gydF4y2Ba
波峰高度(m·a·s·l。gydF4y2Ba
∗gydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
大坝高度(米)gydF4y2Ba
波峰长度(米)gydF4y2Ba
土坝gydF4y2Ba
2528年gydF4y2Ba
53gydF4y2Ba
752年gydF4y2Ba
储层gydF4y2Ba
最大水位(及)(m)gydF4y2Ba
正常水位(m)gydF4y2Ba
最低水位(米)gydF4y2Ba
最小体积(mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba )gydF4y2Ba
2527年gydF4y2Ba
2524.6gydF4y2Ba
2488.6gydF4y2Ba
1000000年gydF4y2Ba
∗gydF4y2Ba
米海拔。gydF4y2Ba
两个滑动门(服务和紧急)尺寸(高度∗宽度)1.4×1.1 m位于一行在大坝的底部通道。几何细节Sardab大坝的底部出口如图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba
几何细节Sardab大坝的底部出口(所有尺寸在毫米)。gydF4y2Ba
2.2。流量通过通道闸门操作期间gydF4y2Ba
为了计算通道流量,假设盖茨是完全开放的,与伯努利方程和考虑到渠道的帮助下损失,gydF4y2Ba
(5)gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
出gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
(mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba / s)是体积流率;gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
(m / s)的速度参考面积;gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
(mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba )是参考截面积;gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
(米/秒gydF4y2Ba2gydF4y2Ba )是重力加速度;gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
(m)是;gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
损耗系数;和gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
出gydF4y2Ba
在流出部分损失系数。gydF4y2Ba
在通道的不同部分,计算总水头损失和总的流量,应该选一部分作为参考,大门下的位置被认为是部分的引用。gydF4y2Ba
水头损失的势能转化为动能。头的摩擦阻力损失是由于底部出口系统(阀门、盖茨、配件、管道、入口,出口损失,等等)。我们计算总水头损失,gydF4y2Ba
(6)gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1.4224gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
(m / s)的速度在每个部分;gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
(m / s)的速度参考面积;和gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
(m)是水头损失。gydF4y2Ba
的收缩系数由于收缩45度角约为0.95。gydF4y2Ba
(7)gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
出gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1.05gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
在上面的方程中,gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
(mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba )是输出横截面积,gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
(mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba )是横断面参考地区,gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba 的收缩系数是截面压缩功能。gydF4y2Ba
根据所述理论问题和方程(gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba )- (gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba ),最大体积流率通过信道估计26米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba / s(参考地区速度是18.9米/秒)。表gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 和图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 显示流量在不同开口和头上。gydF4y2Ba
表2gydF4y2Ba
通道的流量通过服务盖茨和不同的正面的开口。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba /gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba ogydF4y2Ba
HgydF4y2Ba 马克斯gydF4y2Ba = 51.35米gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba = 48.95米gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba = 45米gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba = 40米gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba = 35米gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba = 30米gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba = 20米gydF4y2Ba
0.1gydF4y2Ba
3.17gydF4y2Ba
3.1gydF4y2Ba
2.97gydF4y2Ba
2.8gydF4y2Ba
2.62gydF4y2Ba
2.43gydF4y2Ba
1.98gydF4y2Ba
0.2gydF4y2Ba
6.29gydF4y2Ba
6.15gydF4y2Ba
5.89gydF4y2Ba
5.56gydF4y2Ba
5.2gydF4y2Ba
4.81gydF4y2Ba
3.93gydF4y2Ba
0.3gydF4y2Ba
9.29gydF4y2Ba
9.07gydF4y2Ba
8.7gydF4y2Ba
8.2gydF4y2Ba
7.67gydF4y2Ba
7.1gydF4y2Ba
5.8gydF4y2Ba
0.4gydF4y2Ba
12.18gydF4y2Ba
11.9gydF4y2Ba
11.41gydF4y2Ba
10.75gydF4y2Ba
10.06gydF4y2Ba
9.31gydF4y2Ba
7.6gydF4y2Ba
0.5gydF4y2Ba
15.03gydF4y2Ba
14.67gydF4y2Ba
14.07gydF4y2Ba
13.26gydF4y2Ba
12.41gydF4y2Ba
11.49gydF4y2Ba
9.38gydF4y2Ba
0.6gydF4y2Ba
17.67gydF4y2Ba
17.25gydF4y2Ba
16.54gydF4y2Ba
15.59gydF4y2Ba
14.59gydF4y2Ba
13.5gydF4y2Ba
11.03gydF4y2Ba
0.7gydF4y2Ba
20.06gydF4y2Ba
19.59gydF4y2Ba
18.78gydF4y2Ba
17.71gydF4y2Ba
16.56gydF4y2Ba
15.33gydF4y2Ba
12.52gydF4y2Ba
0.8gydF4y2Ba
22.29gydF4y2Ba
21.77gydF4y2Ba
20.87gydF4y2Ba
19.68gydF4y2Ba
18.41gydF4y2Ba
17.04gydF4y2Ba
13.91gydF4y2Ba
0.9gydF4y2Ba
24.35gydF4y2Ba
23.77gydF4y2Ba
22.8gydF4y2Ba
21.49gydF4y2Ba
20.1gydF4y2Ba
18.61gydF4y2Ba
15.2gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
26.64gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba
24.93gydF4y2Ba
23.51gydF4y2Ba
21.99gydF4y2Ba
20.36gydF4y2Ba
16.62gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba
体积流率在不同开口和头上。gydF4y2Ba
2.3。数值模型gydF4y2Ba
Flow-3D的第一个特点是它雇佣了一个高度可变矩形网格的网格系统。这个特点使得网格或几何互相分离。用更简单的术语来说,它不使用一个固定的磨削系统连接到几何或有限元素。也可以使用多个网格网格系统来提高效率和灵活性。整个媒体流刚体在三维空间中所有的细节设计通过SolidWorks软件模型底部渠道的水力条件在Flow-3D软件(数据流gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba )。应该注意的是,五倍隧道直径(7米)添加到隧道的长度和上游来创建一个充分发展流动。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba
完成底部出口几何与豪厄尔他们阀、增氧机、蝶阀在SolidWorks软件。gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba
的细节建设3 d几何Sardab大坝的底部出口在m(所有尺寸)。gydF4y2Ba
为了覆盖整个刚体与分支阀出口,网应该选择这中尽可能少的空间通道区域空的空间。下图显示了网格的详细信息(12825258细胞),计算细胞,底部出口边界条件。应该注意的是,Flow-3D数值模型的元素是长方体的元素类型。细胞大小网格块1,2,3,4在每个方向(gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
Y,gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba )是2.3,2.3,3.7,和2.1厘米。的问题之一,严重影响增加计算精度是确定适当的边界条件。有六个不同的方面来定义边界条件在笛卡尔坐标,根据轴的正方向包括gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba 马克斯gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
YgydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
YgydF4y2Ba 马克斯gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba 马克斯gydF4y2Ba 。值得注意的是,所有这些规范被定义在一个街区,和独立的边界条件必须为每个定义的几个街区(数字gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba )。边界条件应用到各个方面的机制后,分配每个州的一个方面,所有细胞输入方面的输入上面的方程和边界条件。这是固定在不同的时间解决方程和运行软件。压力可以被定义为的压力或停滞的压力。液体的量也可以指定为一个百分比的液体分数或流体软件的高度。流体速度在所有三个方向都可以进入软件。软件也可以接受上述每个参数时间序列(gydF4y2Ba
31日gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba
数值模型的网格和啮合块底部网点和分支Flow-3D数值模型。gydF4y2Ba
图6gydF4y2Ba
底部边界条件应用于流仿真。gydF4y2Ba
在目前的研究中,一个网格敏感性分析进行了5种不同的细胞大小。表gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 显示网格敏感性分析的结果在参考区域速度100%闸门和阀门开度。可以看到,如果细胞大小小于主要网格,它不影响仿真的准确性,如果单元格大小大于主网格,错误会增加两倍。gydF4y2Ba
表3gydF4y2Ba
网格敏感性分析。gydF4y2Ba
参数gydF4y2Ba
类型的网gydF4y2Ba
单元尺寸小20%gydF4y2Ba
单元尺寸小10%gydF4y2Ba
主要gydF4y2Ba
单元尺寸大10%gydF4y2Ba
单元尺寸大20%gydF4y2Ba
速度(米/秒)gydF4y2Ba
18.21gydF4y2Ba
18.13gydF4y2Ba
18.05gydF4y2Ba
17.42gydF4y2Ba
17.1gydF4y2Ba
分析速度(米/秒)gydF4y2Ba
18.9gydF4y2Ba
18.9gydF4y2Ba
18.9gydF4y2Ba
18.9gydF4y2Ba
18.9gydF4y2Ba
误差(%)gydF4y2Ba
3.65gydF4y2Ba
4.07gydF4y2Ba
4.49gydF4y2Ba
7.83gydF4y2Ba
9.52gydF4y2Ba
3所示。结果与讨论gydF4y2Ba
3.1。数值模拟结果与评价Flow-3D软件gydF4y2Ba
为了评估数值模型结果的校准和验证在不同的底部出口门开口,手工分析的输出流量应与输出流量数值模型的相同应用头条件使用解析解在前面几节(图执行gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba )。提到的破坏现象,参数如流量、速度、水的流体压力、气流速度进入流,和水的深度是有效的。通过测量这些参数,就可以阻止发生故障前(gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba ]。此外,由于控制方程的性质,有必要启动流分析和固定边界条件,以便最终达到稳态流模型中在一个合适的时间。输出流量值稳定流动状态的数值模型与解析解的结果图gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba 。值得注意的是数值模型的头被认为是基于标准的48.95米,和分支阀的开口被认为是100%gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba
数值模型结果输出流量在不同期间门开口Flow-3D数值模型实现。gydF4y2Ba
图8gydF4y2Ba
解析解的比较结果和数值模拟的输出流量在不同阀开口。gydF4y2Ba
显示在图gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba 平均相对误差计算,数值模型的输出流量在不同开口Sardab大坝的底部出口门大约是4%,这是一个可以接受的和娇小的数量。因此,根据这些条件,Flow-3D校准和验证数值模拟,以及其他所需的水力参数,包括压力值,速度,和液压领域流底部出口敏感的点,可以调查。数据gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba 显示Sardab大坝的底部出口的输出流量值在不同的机会与解析解的结果。gydF4y2Ba
图9gydF4y2Ba
结果Flow-3D阀的输出流量数值模型在服务门的不同开口模式执行。gydF4y2Ba
图10gydF4y2Ba
解析解的比较结果和数值模拟的输出流量在不同门开口。gydF4y2Ba
3.2。数值模拟结果5门模式和分支阀门开度100%gydF4y2Ba
结果显示在表gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 空缺包括20、40、60、80和100%在一个标准的48.95米的高度。表gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 提出更改的值在底部出口输出流量不同的门开口。gydF4y2Ba
表4gydF4y2Ba
底部出口输出流量的变化对不同门开口。gydF4y2Ba
门开口(%)gydF4y2Ba
流量(门)(mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba /秒)gydF4y2Ba
流量(阀)(mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba /秒)gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0.00gydF4y2Ba
0.00gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba
6.32gydF4y2Ba
5.30gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba
12.90gydF4y2Ba
5.26gydF4y2Ba
60gydF4y2Ba
17.51gydF4y2Ba
5.14gydF4y2Ba
80年gydF4y2Ba
22.30gydF4y2Ba
4.63gydF4y2Ba
One hundred.gydF4y2Ba
24.70gydF4y2Ba
3.86gydF4y2Ba
3.3。速度的变化不同的Gate条件gydF4y2Ba
液压参数建模结果表明,速度值在100%在门下面的部分是关于18米/秒(图gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba )。门开40%下的最大速度是23.1米/秒(图gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba )。速度值为80%,60%,20%可以在数据中找到gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba ,分别。速度值检查在敏感的点,包括门槽,在输入流中地区分支阀门,显示不良液压不发生变化,严重的变化速度增加不观察到在这些领域gydF4y2Ba
36gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
图11gydF4y2Ba
闸门和阀门的输出速度100%闸门和阀门开度。gydF4y2Ba
图12gydF4y2Ba
闸门和阀门的输出速度40%闸门和阀门开度100%。gydF4y2Ba
图13gydF4y2Ba
闸门和阀门的输出速度80%闸门和阀门开度100%。gydF4y2Ba
图14gydF4y2Ba
闸门和阀门的输出速度60%闸门和阀门开度100%。gydF4y2Ba
图15gydF4y2Ba
闸门和阀门的输出速度20%闸门和阀门开度100%。gydF4y2Ba
门槽大约2 - 3 m / s的速度值,在这种情况下没有观察到流分离和不良的循环流槽。这些条件函数几乎相同的开口。图gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba 显示变化的规模和速度矢量在门槽导叶开度100%。gydF4y2Ba
图16gydF4y2Ba
速度变化的规模和向量在门槽100%闸门和阀门开度。gydF4y2Ba
调查速度值的分支和加劲肋区呈现在图gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba 。没有在这个领域流动分离等不利条件下,分支入口处和速度值是可变的,2 - 5 m / s。速度值增加通过分支入口。gydF4y2Ba
图17gydF4y2Ba
速度变化的大小和向量分支区域100%的闸门和阀门开度。gydF4y2Ba
3.4。压力参数的变化在不同的门开口gydF4y2Ba
在出口通道,流体运动的压力可能会增加流向的一个障碍。这种变化称为逆压梯度。流体的流动边界层区域受到越来越大的压力,这种液体速度也会减缓。然而,由于边界层内流体的动能较低,它可能会停滞不前,被逆转,导致边界层分离和偏离。主要的分离流的边界被称为分离现象,这是由逆压力梯度引起的。一个逆压力梯度是一个必要条件而不是充分条件的分离流动。换句话说,可以有一个逆压力梯度没有分离,虽然没有逆压力梯度分离不能发生。压力多通道区域在不同的门开口中可以看到数据gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
图18gydF4y2Ba
压力在整个模型的三维视图。gydF4y2Ba
图19gydF4y2Ba
量的压力导致门和通道地区100%的分支在打开阀门开度(100%)。gydF4y2Ba
图20gydF4y2Ba
量的压力导致门和通道地区60%的分支在打开阀门开度(100%)。gydF4y2Ba
图21gydF4y2Ba
量的压力导致门和通道地区20%的分支在打开阀门开度(100%)。gydF4y2Ba
流下游闸门下创建一个循环流动,这是一个尖锐的压力损失的主要特征。这个压力损失是一个函数的门打开,门背后的水头,通道的几何形状。另一方面,严重的压力波动减少区域的局部压力,以及潜在的空泡增加由于高速(gydF4y2Ba
37gydF4y2Ba ]。我们可以看到数据gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba ,沿着隧道和门地区,闸门槽和分支区域,减少不良的严重压力并没有发生,而且没有不良的水力现象如流动分离和当地的漩涡。gydF4y2Ba
图22gydF4y2Ba
压力分布在大门开放模式(阀门开度100%)100%。gydF4y2Ba
图23gydF4y2Ba
压力分布在大门开放模式(阀门开度100%)20%。gydF4y2Ba
图24gydF4y2Ba
流型加劲肋和不流动分离在这个领域(阀门开度100%)。gydF4y2Ba
图25gydF4y2Ba
流型在虹吸和流动分离在这个领域(阀门开度100%)。gydF4y2Ba
3.5。数值模拟结果为50%紧急门和服务门打开gydF4y2Ba
3.5.1。流体体积分数值每50%的服务和紧急打开门gydF4y2Ba
根据图gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba 的曝气两个盖茨通过服务提供之间的门。gydF4y2Ba
图26gydF4y2Ba
流体体积分数等值两个盖茨在50%之间开放状态。gydF4y2Ba
3.5.2。压力变化值每50%的服务和紧急打开门gydF4y2Ba
我们可以看到数据gydF4y2Ba
27gydF4y2Ba ,在门口的上游地区,所需的压力值下降,在两个门之间的区域,压力值降低。减少气蚀的可能性在这个领域与中控室内的安装。gydF4y2Ba
图27gydF4y2Ba
压力变化在底部出口的隧道Sardab大坝的时候50%的服务和应急门。gydF4y2Ba
3.5.3。数值模拟结果完全关闭闸门阀打开分支模式和100%gydF4y2Ba
流的水力条件检查完全封闭阀打开状态和100%分支阀使用数值模拟。gydF4y2Ba
3.5.4。在底部出口压力值的隧道Sardab大坝和分支gydF4y2Ba
我们可以看到数据gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba 阀门完全关闭时,没有循环流动,不受欢迎的压力变化的隧道。gydF4y2Ba
图28gydF4y2Ba
压力变化在底部出口的隧道Sardab大坝开分支阀完全关闭门和100%。gydF4y2Ba
图29gydF4y2Ba
压力变化在底部出口Sardab大坝的分支领域的开放分支阀完全关闭门和100%。gydF4y2Ba
3.5.5。速度值在底部出口的隧道Sardab大坝和分支gydF4y2Ba
我们可以看到在图gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba ,盖茨背后的速度是零在完全封闭的状态,和速度值分支入口处5 - 6米/秒。速度阀输出增加了约36%相比,当阀门完全打开。基于这些条件,分支阀的输出流量估计约为5.3 mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba / s。gydF4y2Ba
图30gydF4y2Ba
速度完全关闭门的分支领域的变化模式,100%的分支阀打开。gydF4y2Ba
3.5.6。调查频道和槽的空化现象gydF4y2Ba
空泡沿着通道检查通常是基于无量纲数称为空化指数(gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
)。gydF4y2Ba
空化指数局部压力和流体速度的函数,这个指标的临界值是沿着通道(0.2 - -0.25)和0.2槽内(gydF4y2Ba
38gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
在底部出口渠道,导叶开度为100%时,最大速度,因此,最大放电容量是创建的频道。随后,空化指数的研究和控制在100%被认为是这个频道。自从Sardab大坝将建在海拔2500米的高空,大约20摄氏度的环境温度,计算空化指数,我们会gydF4y2Ba
(8)gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
腹肌gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
空化指数;gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
腹肌gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
酒吧gydF4y2Ba
,在这gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
酒吧gydF4y2Ba
(Pa)是大气压力;和gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
(Pa)和相对压力gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
是液体的蒸汽压。gydF4y2Ba
方程(gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba )是用来计算大气压力:gydF4y2Ba
(9)gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
酒吧gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
上述方程的参数的值定义如下:gydF4y2Ba
(10)gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
5.26gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
293.1gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.0065gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
2500年gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
海平面气压gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
因此,的价值gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
酒吧gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
74年gydF4y2Ba
kPagydF4y2Ba
被认为是使用方程(gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba
应该指出的是,液体蒸汽压等于gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
2.337gydF4y2Ba
kPagydF4y2Ba
在这个温度。空化指数的帮助下可以计算压力和速度值在不同的条件下使用以上参数的值。gydF4y2Ba
计算的相对压力值gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
根据特定的值的51.35头,速度gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
可以计算的帮助下以下方程。损失值和基于参考截面的速度值gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
,也有一个截面gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1.25gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
1.10gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1.375gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
(11)gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
ξgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
考虑到流头= 51.35门槽的两个部分和输出部分,将会有一个流(输出部分,相对压力等于零,速度等于18.9 m / s)。gydF4y2Ba
在输出部分,gydF4y2Ba
(12)gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
酒吧gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
≈gydF4y2Ba
0.4。gydF4y2Ba
同时,服务门槽的空化值,作为空化发生的最关键点之一,计算如下:gydF4y2Ba
(13)gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
≈gydF4y2Ba
71年gydF4y2Ba
kPagydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
酒吧gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
≈gydF4y2Ba
0.79。gydF4y2Ba
门槽应该检查使用槽特征以检查空化的可能性。考虑到槽的收缩角是1:12gydF4y2Ba
WgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
140年gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
162年gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.86gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
WgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
140年gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.18gydF4y2Ba
,允许索引值约为0.2,这个指数是0.79 Sardab大坝的闸门槽。因此,气蚀槽(不会发生gydF4y2Ba
39gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
42gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
坝底媒体包含阀门和泵在大坝运行和安全中扮演着重要的角色,他们允许控制水面高程低于溢洪道的水平。空泡的形成由于概率集中漩涡太高了。分支入口附近的涡量分布表现出高值由于出口底部的圆柱形状,导致大量流动分离的gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
44gydF4y2Ba ]。瞬变流动特性与移动门成功抓住了放电特性以及部分开放的大门。部分空缺,水流在门口唇在高速和持续的下游的空气门,这可能会导致损失由于气蚀和振动。Flow-3D可能有用的结果表明,计算空气坝底门店的需求。在研究中,现有设计的适用性验证。部分门打开,放电随导叶开度的平方,而对于一个完全打开门,排放随gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba 1/2gydF4y2Ba 。新设施的可能性Flow-3D流模式识别和计算的压力和速度场应该有助于设计曝气系统。gydF4y2Ba
4所示。结论gydF4y2Ba
在目前的研究中,Sardab大坝的底部出口和豪厄尔他们阀在不同的开放条件下的水力性能,包括20、40、60、80和100%,与不同的流速,调查。这些检查包括服务门的单操作,服务门和豪厄尔他们阀同时操作,和豪厄尔他们阀的单一操作。结果提出了不同的打开速度条件值有100%在门下面的部分是关于18 m / s,和大门下的最大速度为40% = 23.1 m / s。门槽中的速度值大约是2 - 3 m / s,在这种情况下没有观察到流分离和不良的循环流槽。这种情况适用于所有门的开口。速度值分支入口处变量2 - 5 m / s,没有流动分离和其他不利条件下发生在这一领域,经过和速度值增加分支入口。没有不良的压力分布变化沿着隧道和在城门口区域,而且没有大幅减少在这方面的压力。应该注意的是,没有不良的水力现象在这些部分,包括流动分离和当地的漩涡。50%的盖茨在门的上部区域,减少所需的压力值,并在两个门之间的区域,压力值降低。此外,与中控室内的安装,减少了空泡在这一领域的可能性。 For fully closed gate mode and 100% open branch valve, no circular flow and undesirable pressure changes are created in the tunnel. Also, the velocity behind the valves in the fully closed state is zero, and at the branch entrance point, it is 5-6 m/s. At the valve output, the velocity has increased by about 36% compared to when the gates are fully open. Based on these conditions, the branch valve’s output flow rate is estimated to be about 5.3 m/s. The presented results show that due to the bottom outlet operation in the reservoir’s maximum head condition, the probability of cavitation in the area between the two gates is very high. This analysis suggests that numerical modeling with the Flow-3D can be helpful for the design of this kind of hydraulic works.