梯级水库非恒定流数值模拟及应用

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1、分类号学号M201373306学校代码10487密级硕士学位论文梯级水库非恒定流数值模拟及应用学位申请人：代贤良学科专业：水利工程指导教师：伍永刚教授答辩日期：2015年5月28日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceUnsteadyFlowNumericalSimulationandItsApplicationinCascadeReservoirsCandidate:DaiXianliangMajor:WaterCo

2、nservancyEngineeringSupervisor:Prof.WuYonggangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay28,2015独创性声明本人声明所呈交的学位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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校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版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要非恒定流是一种水力过渡过程，流量调节或者意外事故可以引发非恒定流，即水力要素短时间内发生较大的

4、变化。在梯级水电站运行中，上游电站的调峰时下游会产生非恒定流，使得河道的水力要素发生较大的变化，对通航产生不利的影响，尤其是当上游电站规模很大的时，通航条件会更加恶劣。因此，针对调峰产生的非恒定流的研究可以为相关工作提供科学依据，是一个具有现实意义的课题。在梯级水库非恒定流数值计算的基础上，研究梯级上游电站调峰运行时产生的非恒定流的传播规律；展开了不同联合运行模式下非恒定流分析，下游电站不同初始水位下非恒定流分析，为完善梯级运行方式提供参考。本文以非恒定流计算为基础，主要展开以下工作：（1）阐述了常用的数值计算方法，并选择有限差分法离散一维浅

5、水方程，建立本文的非恒定流数学模型。针对模型求解的关键问题，给出了有限差分法非恒定流数学模型求解过程，并以某实例电站引水渠内的非恒定流为实例，利用上述有限差分法非恒定流数学模型进行仿真计算，验证了该方法的有效性。（2）将有限差分法应用于梯级水库非恒定流数值模拟中，分析了上游电站调峰时流量变化幅度和不同糙率对非恒定流传播规律的影响。同时，结合梯级上下游电站联合发电运行方式，得到不同运行模式下非恒定流对航运的影响，并分析了下游电站不同初始水位及联合运行模式对航运及发电的影响，为完善梯级运行方式提供依据。关键词：梯级水库；非恒定流；有限差分法；调峰

6、；航运I华中科技大学硕士学位论文AbstractUnsteadyflowisusuallycalledashydraulictransients,whichisanunstableprocessofflowandhydraulicpressure.Flowchangingandhydraulicaccidentsarethecommoncausationsleadingtounsteadyflow.Intheoperationofcascadehydropowerstation,whentheupstreamstation'speakisre

7、gulated,theunsteadyflowmayappearatthedamdownstream,leadingtoacomparablechangeinhydraulicelements.Asaresult,adverseimpactwillbemadeonnavigation,especiallywhentheupstreamstationisinalargescale,thenavigationconditionswillbeworse.Therefore,theunsteadyflowcausedbypeakregulationh

8、asbeenunderalotofattention.Theresearchoftheunsteadyflowcanproviderelevantstudieswi