弯道式引水渠首中弯道水流运动三维数值模拟的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得新疆农业大学或其他教育单位的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于学位论文使用授权的说明本人完全了解新疆农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：新疆农业大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或扫描等

2、复制手段保存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。本人授权新疆农业大学将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日弯道式引水渠首中弯道水流运动的三维数值模拟研究摘要弯道式引水渠首是利用弯道水流特性处理泥沙问题，提高引水质量的一种有效的工程措施，行进在弯道式引水渠首中的弯道水流是泥沙运动的直接动力。本研究主要从理论分析、试验研究和数值模拟三方面对弯道式引水渠首中的弯道水流进行了研究。首先利用计

3、算流体动力学软件FLUENT提供的不同紊流模型同时引入VOF追踪自由表面的方法，对弯道式引水渠首中的弯道水流进行三维数值模拟，并与物理模型试验结果进行对比，得出最适合本研究的紊流模型，之后采用该模型对不同流量、存在不同横向底坡、不同上游入弯整治段下的弯道水流进行三维数值模拟。主要内容和结论如下：（1）三种紊流模型均可对弯道式引水渠首中的弯道水流进行数值模拟，得到弯道水流的水力特性，其中Reynolds应力模型模拟弯道水流的精度最高，模拟出的水流内部结构能更好的吻合实际情况，其次是RNGk模型，偏差最大的是标准k模

4、型；（2）采用RNGk模型对两种典型流量下的弯道水流进行了三维数值模拟，得出流量的大小对弯道水流纵向流速的最大值偏移有影响：流量Q越大，水流纵向流速最大值越接近渠道中心线位置，反之偏移程度越大；（3）对渠底存在横向坡降和不存在横向坡降的两种情况进行了三维数值模拟，结果表明存在横向坡降渠道的水力结构能更好的满足渠道引水排沙的需求；（4）对入弯控制段分别为顺直形和“S”形两种情况下的弯道水流进行了数值模拟，发现入弯前整治段形状的改变对弯道段的水流结构产生了影响，数值模拟结果可以为实际工程中渠首的设计提供参考依据。关键词：

5、弯道式引水渠首；弯道水流；数值模拟；VOF模型；弯道环流IResearchonThree-dimensionalNumericalSimulationofWaterFlowinBendDiversionHeadworkAbstractThebenddiversionheadworkinwhichthebendflowcharacteristicsareusedisaneffectiveengineeringmeasuretosolvethesedimentproblems.Bendflowinthebenddiversi

6、onheadworkisthedirectdrivingforceforsedimentmovement.Bendflowinthebenddiversionheadworkismainlystudiedfromtheoreticalanalysis,experimentalstudyandnumericalsimulationinthisresearch.Inthisthesis,three-dimensionalnumericalsimulationofbendflowinthebenddiversionheadwo

7、rkissimulatedwiththemethodofdifferentturbulencemodelsprovidedbycomputationalfluiddynamicssoftwareFLUENTintroducedintoVOFtracingfreesurface.Themostsuitableturbulencemodelisobtainedcomparingwiththetestresultsoftestresults.Then,three-dimensionalnumericalsimulationis

8、simulatedwithbendflowindifferentflows,horizontalbottomslopesandenter-regulationsectionsupstream.Themaincontentsandconclusionsareasfollows:（1）Thehydrauliccharac