张海锋[1]（2021）在《首端变形台阶式溢洪道水力特性及其对淤地坝的适应性》文中研究说明淤地坝是一种有效的水土保持工程,既能够减少水土流失,又能拦泥淤地,是黄土高原地区保证生态环境的一项重要工程措施。但是,由于绝大多数中小型淤地坝没有设置泄洪设施,随着时间的推移,库区逐渐淤满,面临着漫坝溃坝的风险。因此增设泄洪设施成为了保证淤地坝安全的急迫问题。本文基于分散式消能的理念,采用三维数值模拟,VOF自由表面捕捉技术,建立了传统台阶布置的溢洪道模型方案（体型1）,并针对淤地坝坝高小,传统台阶式溢洪道首端消能不足而导致总消能率低的缺点,提出首端变形的台阶式溢洪道方案（体型2）,通过分析对比两种方案的水力特性,对陕北地区低中高三种淤地坝的泄洪消能问题提出适应性建议。本文主要研究内容及成果如下:（1）设计了首端部分台阶采用斜台阶面布置的台阶式溢洪道,试验研究表明首端斜台阶面布置极大地激化了水流,在首端部即形成强掺气水流。试验进行的三种小流量工况斜台阶体型溢洪道消能率都达到了 90%以上,相对于光滑溢洪道以及传统台阶溢洪道而言有较大提升。（2）通过数值模拟分析了低坝工况下两种体型的水流流态、流速、台阶压强及消能特性,得出台阶主流和漩涡流进行了大量的动量交换,体型2相较于体型1具有更高的消能率,最大消能率提升14.5%（H=15m,q=4.5m2/s）。体型1台阶竖直面负压最大值小于体型2。建议陕北冯家沟2#淤地坝选取单宽流量q=2.5m2/s,1/2坝长过流的方式,选取体型1布置方案。（3）对两种体型在中坝工况下的水力特性进行了研究,结果表明两种体型在三种工况下的消能率均达到60%以上,体型2在各流量工况下的消能率较之体型1有了一定的提高,最大消能率提升11.2%（H=30m,q=5.5m2/s）。体型2减少了单个台阶竖直面的压强峰值个数及负压区个数。建议陕北前杜家沟淤地坝选取单宽流量q=5.5m2/s,1/2坝长过流的方式,选取体型2布置方案。（4）分析了两种体型在高坝工况下的水力特性,分析指出体型2相较于体型1台阶水平面压强最值更小,台阶沿程负压台阶更少,台阶竖直面压强峰值及负压区更少。两种体型小流量工况下消能率最佳,最大可达到90.1%（H=45m,q=2.5m2/s）。体型2较体型1最大消能率提升11.5%（H=30m,q=5.5m2/s）。建议陕北牛家沟淤地坝选取q=5.5m2/s、1/2坝长过流的方式,选取体型2布置方案。
张涛[2]（2021）在《交错式台阶消能工的消能特性研究》文中研究指明台阶式消能工能够有效的消耗上游水流的能量,并且工程造价也相对较低,施工简单,在工程中广泛应用。本文通过改变台阶形式提出交错式台阶消能工,采用数值模拟与物理模型试验相结合的方法,对交错式台阶消能工的消能特性进行研究,得到了水面线、速度、压强、紊动能和紊动耗散与消能率的规律,并与传统型台阶消能工进行对比,得出如下结论:（1）通过采用Fluent软件中的RNG k-ε紊流模型和VOF模型在PISO算法下对所得交错式台阶消能工的水面线高度、流速、压强与消能率模拟值与试验值进行对比,两者相对误差较小,最大相对误差不超过12.5%,说明利用Fluent软件对交错式台阶消能工进行数值模拟是可行的。（2）交错式台阶消能工台阶与凹槽交错分布的构造,将水流与台阶的碰撞点延长,凹槽处的水深较台阶水平面上的要深,水面线波动较大,当交错式台阶消能工的台阶变窄后,水面线波动幅度减小,变得平稳。相较于传统型台阶式消能工,不易产生滑行水流。（3）交错式台阶消能工掺气主要发生在水流表面,通过水体之间的碰撞增大了水流与空气的接触面积,掺入了大量的空气,水流的能量耗散充分,且交错式台阶消能工的水流在横向上大致呈不规则波动状,台阶处水深较浅,凹槽处水深较深。当交错式台阶消能工的台阶变窄时,水流在台阶上起伏变小,空腔消失水流发展更充分。传统型台阶式消能工水流在尾部台阶上出现三角区域的空腔,卷入气体,水面线横断面上的水流平稳,呈“一”字形。（4）交错式台阶消能工凹槽处水深较深,流速较慢,台阶面上水深较浅流速大,在下游区域的流速要明显小于传统型台阶。相比于传统型台阶消能工上的流速分布,交错式台阶消能工上的低流速区域更小,水流发展充分,展现出更好的消能效果。对于台阶变窄后的交错式台阶消能工,整体台阶上水流流速降低,流速分布更为均匀。（5）在交错式台阶消能工的2#断面上,随着流量的增大高流速区域发展明显,1#断面上水流流速随着水流下泄流速变化不大,当交错式台阶消能工的台阶宽度变窄后,整体台阶上水流流速降低,流速分布更为均匀。交错式台阶消能工在台阶的凹槽与水平面相接处流速变化缓慢,而在台阶水平面末端的挑射水流拥有较高流速,并且末端流速要小于传统型台阶消能工。（6）交错式台阶消能工的流速矢量在台阶竖直面附近分布稀疏,漩涡中流速矢量发散,其流速矢量在台阶侧面竖直面上会发生较大的方向转变,形成横向的漩滚。当交错式台阶消能工的台阶宽度变窄后,原本在台阶竖直面形成的水流漩涡基本消失,水流在此区域回流减弱,水流流速矢量在整体上分布较均匀,但流速矢量在横断面上与之前的规律一致,在台阶侧面竖直面附近方向改变,水流形成漩涡。传统型台阶消能工流速矢量沿台阶法向方向平行向下。（7）交错式台阶消能工台阶底板压强的最大值出现在台阶凹槽和下级台阶水平面交汇处,在凹槽斜面上也会形成一个压强峰值,但压强值要略小于交汇处的压强值,流量增大两峰值之间的距离缩短。水流在台阶侧面的竖直面顶部产生负压区,并主要集中在侧面中间位置。当交错式台阶消能工的台阶宽度变窄后,台阶上负压区域减小,但负压的绝对值增大。与传统型台阶消能工相比,台阶上负压区域更大。（8）在交错式台阶消能工上,紊动能和紊动耗散主要发生在台阶竖直面区域,且两侧产生和消耗的紊动能要多于中部台阶区域,由于台阶和凹槽交错布置,中部台阶断面上的紊动能的产生和消耗较两侧断面提前产生。传统型台阶消能工上的紊动能和紊动耗散主要发生在台阶三角区和水流与台阶碰撞处。（9）交错式台阶消能工在流量Q=20m3/h时消能率到达70%以上,并随着流量的增大,消能率降低的幅度要小于传统型台阶消能工,说明交错式台阶消能工在流量增大后比传统型台阶消能工拥有更好的消能效率。本文的研究成果为交错式台阶消能工的实际应用提供了理论参考。
马世浩[3]（2021）在《台阶式溢洪道相对佛汝德数变化规律研究》文中指出台阶式溢洪道兼顾泄水和消能的作用,近年来广泛应用于水利工程中。对于台阶式溢洪道的研究主要集中在水力特性上,前人提出相对佛汝德数,研究了台阶式溢洪道相对佛汝德数在有量纲影响因素影响下的沿程变化规律。本文在前人研究的基础上,通过对台阶式溢洪道相对佛汝德数量纲分析,定义与相对佛汝德数相关的无量纲数群:相对临界水深、断面位置无量纲数、坡度。结合26.6°、32°、38.6°、48°、51.3°五个不同坡度,0.014 m～0.067 m七个不同台阶高度,42组台阶式溢洪道模型试验资料,分析相对佛汝德数与无量纲参数之间的函数关系。同时研究相对佛汝德数与无量纲水力参数之间的关系,总结相关规律并加以应用,主要结论如下:（1）相对佛汝德数与断面位置无量纲数呈线性递增关系,相关性良好,不论相对临界水深、坡度如何变化,相对佛汝德数与断面位置无量纲数始终保持着较高相关性。线性关系的斜率与坡度呈线性递增关系,说明坡度越大台阶的阻碍强度越大;线性关系的斜率与相对临界水深呈幂函数递减关系,说明相对临界水深越大台阶的阻碍强度越小。所以适当增加台阶高度、坡度对消能更有利;在单宽流量较小、坡度较陡时更有必要采用台阶消能。通过曲面拟合得到斜率关于相对临界水深和坡度的经验公式,利用此公式进行了水面线计算,结果良好。很明显无量纲结果更具有普遍性。（2）通过相对流速定义了无量纲相对流速:相对台阶流速。分析试验资料,得到相对佛汝德数与有量纲、无量纲相对流速之间的变化关系。相对佛汝德数与相对流速呈线性递增关系,但有量纲相对流速反映的斜率规律性不强,难以应用;相对佛汝德数与相对台阶流速之间呈良好的线性关系,线性关系的斜率与相对临界水深呈指数递减关系,与坡度呈线性递减关系。通过曲面拟合得到斜率关于相对临界水深和坡度的经验公式,利用此公式进行了水面线计算,结果良好。显然无量纲结果更具有普遍性。（3）通过相对流速水头定义了无量纲相对流速水头:相对台阶流速水头。分析试验资料,得到相对佛汝德数与有量纲、无量纲相对流速水头之间的变化关系。相对佛汝德数与相对流速水头呈线性递增关系,但有量纲相对流速水头反映的斜率规律性不强,难以分析应用;相对佛汝德数与相对台阶流速水头之间呈良好的线性关系,线性关系的斜率与相对临界水深呈幂函数递减关系,与坡度呈线性递减关系。通过曲面拟合得到斜率关于相对临界水深和坡度的经验公式,利用此公式进行了水面线计算,结果良好。显然无量纲结果更具有普遍性。（4）通过相对比能定义了无量纲相对比能:相对台阶比能。分析试验资料,得到相对佛汝德数与有量纲、无量纲相对比能之间的变化关系。相对佛汝德数与相对比能呈线性递增关系,但有量纲相对比能反映的斜率规律性不强,难以应用;相对佛汝德数与相对台阶比能呈线性递增关系,斜率与相对临界水深呈指数递减关系,与坡度呈线性递减关系。由于本章反映的斜率规律不理想,需要更多的资料验证。很明显无量纲相对比能规律更具有普遍性。（5）通过相对流速水深定义了无量纲相对水深:相对台阶水深。结合试验资料,发现相对佛汝德数与有量纲、无量纲相对水深都呈递增关系,但表现出的规律都比较复杂。
马朋辉[4]（2021）在《台阶式溢洪道滑行流水力参数变化规律研究》文中提出相较于光滑溢洪道,台阶式溢洪道便于机械化施工、消能率高、掺气效果显着,近30多年来,在国内外水利水电工程中得到了广泛的应用。台阶式溢洪道上的水流为复杂的水气两相流,目前大多学者采用直接的方法开展其水力参数的研究,并借鉴光滑溢洪道水力计算理论研究台阶式溢洪道的水面线计算问题,但所得水力参数规律复杂且尚未得到成熟可靠的水面线计算方法。为了总结相对简单的规律并提出相对可靠的水面线计算方法,本文通过将台阶式溢洪道与相对应的光滑溢洪道同一断面处的水力参数进行对比,引入系列相对水力参数开展系统的研究,以期揭示台阶式溢洪道滑行流相对水力参数变化规律并提出水面线计算新方法,为台阶式溢洪道设计提供理论参考和技术支持。本文采用物理模型试验的方法,对台阶式溢洪道的消能率、相对水力参数变化规律、无因次相对水力参数变化规律及其在水面线计算中的应用进行了系统、深入的研究。论文的主要创新点在于通过引入相对水力参数,将水力参数沿程复杂的曲线变化规律转变成了相对水力参数沿程较好的线性相关关系,并在因次分析的基础上结合定量研究给出了无因次相对水力参数及水面线计算的经验公式,为台阶式溢洪道滑行流非均匀流段复杂水力参数及水面线计算提供了新思路。主要结论如下:（1）揭示了台阶式溢洪道滑行流总消能率及相对消能率规律。总消能率在整个流程内沿程呈线性相关关系,决定系数平均值为0.9975,而相对消能率在非均匀流段内沿程呈线性相关关系,决定系数平均值为0.9968,在准均匀流段内沿程呈曲线递增趋势且递增梯度逐渐减小。非均匀流段内的相同流程长度处,总消能率及相对消能率与单宽流量呈负相关关系,与台阶高度及坡度呈正相关关系;非均匀流段内的相同位置处,相对消能率与坡度呈正相关关系,而总消能率受坡度的影响则十分有限。（2）揭示了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段相对水力参数变化规律。非均匀流段内,水深、流速、弗劳德数及断面比能沿程均呈复杂的曲线关系,且各因素对其的影响亦较为复杂。引入相对水力参数后,采用相对、间接的方法所得到的相对水力参数规律明显优于采用直接的研究方法所得到的水力参数规律。非均匀流段内,相对流速、相对弗劳德数及相对断面比能沿程均呈线性相关关系,决定系数平均值分别为0.9945、0.9957和0.9973,且均与单宽流量呈负相关关系,与台阶高度及坡度呈正相关关系。（3）揭示了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段无因次相对水力参数变化规律,提出了无因次相对水力参数计算的经验公式。非均匀流段内,无因次相对流速、相对弗劳德数及无因次相对断面比能沿程均呈线性相关关系,决定系数平均值分别为0.9946、0.9966和0.9976;无因次相对流速及相对弗劳德数线性关系的斜率均与相对临界水深呈负相关的幂函数关系;无因次相对流速、相对弗劳德数及无因次相对断面比能线性关系的斜率均与坡度呈正相关的线性关系。在对无因次相对水力参数线性关系斜率定量研究的基础上,提出了无因次相对水力参数计算的经验公式,为台阶式溢洪道复杂水力参数计算提供了新思路。（4）提出了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段水面线计算新方法—无因次相对水力参数法。基于无因次相对水力参数的计算经验公式并根据相对水力参数的定义,提出了台阶式溢洪道滑行流非均匀流段水面线计算的无因次相对流速法、相对弗劳德数法及无因次相对断面比能法。通过与现有水面线计算方法相比较,综合考虑计算精度、计算简便程度、适用范围及工程实际,推荐优先采用相对弗劳德数法计算台阶式溢洪道滑行流非均匀流段的水面线,其次为无因次相对流速法及无因次相对断面比能法。
郑温刚[5]（2021）在《基于气液两相SPH方法对台阶式溢洪道消能规律的研究》文中提出本文利用单相和气液两相SPH方法对溢洪道水流进行数值模拟,将模拟值与试验值进行对比,结果发现在光滑溢洪道和台阶式溢洪道中,两相SPH方法对沿程水深和流速的模拟结果更准确;并将31阶溢洪道不同台阶的压强模拟值与试验值做对比,其中两相SPH的压强模拟值与试验值相对误差更小,验证了两相SPH方法模拟溢洪道水流的可行性。在此基础上,结合6种台阶数目、6种单宽流量和8种坡度,利用两相SPH方法对各工况台阶式溢洪道水流进行数值模拟,来分析其沿程水深、流速、初始掺气点和压强分布规律,系统地研究台阶数目、单宽流量和坡度与溢洪道消能率之间的关系。结果表明:（1）30阶溢洪道中单宽流量q≤0.1414 m2/s出现跌落水流,40阶溢洪道q=0.1188 m2/s时水流为跌落水流,随着单宽流量或者台阶数目的增加跌落水流可以转变为滑行水流。（2）水流流速在台阶段先逐渐增大,增大至一定程度又开始减小,流动一段距离后流速逐渐稳定,同时流速随着单宽流量的增加而增大。（3）台阶式溢洪道体型一定,初始掺气点的位置随单宽流量的增加而向下移动;单宽流量和台阶数目一定,初始掺气点的位置同样随着坡度的增加向下移动。（4）在溢洪道各级台阶水平面上,压强值从台阶凹角开始向外减小,随后逐渐增加,在0.75倍台阶宽度附近取得最大值;在各级台阶竖直面上,压强从台阶凹角开始沿着竖直面向上逐渐减小,一定高度后出现负压,在大约0.9倍台阶高度处负压值最大;选取台阶水平面和竖直面正压最大值来分析溢洪道沿程压强,结果表明台阶式溢洪道水平方向和竖直方向上沿程压强均呈波浪式发展,极大值与极小值交替出现。（5）单宽流量和坡度一定,台阶式溢洪道消能率远高于光滑溢洪道,对于6种台阶数目的溢洪道,80阶溢洪道消能率相对较高,即溢洪道台阶段总高度一定时,存在某一台阶数目,使得该工况下溢洪道消能效果较好;台阶式溢洪道体型一定,消能率随着单宽流量的增大而减小;单宽流量和台阶数目一定,台阶式溢洪道总消能率随着坡度的减小而增大。
马朋辉,胡亚瑾,刘韩生[6]（2020）在《台阶式溢洪道滑行流相对水力特性规律研究》文中研究说明台阶式溢洪道消能效果显着、能大大减小下游消力池的尺寸、节省工程量和投资,但其水流规律复杂。本文对比研究了台阶式溢洪道和同体型的光滑溢洪道,并引入台阶式溢洪道相对流速、相对弗劳德数、相对消能率等3个相对水力参数。通过模型试验,分析了台阶式溢洪道流速、弗劳德数、消能率等常规水力参数及3个相对水力参数沿程变化规律、相对临界水深及溢洪道坡度对常规及相对水力参数的影响。分析结果表明:台阶式溢洪道常规水力参数沿程呈复杂的曲线变化规律,相对临界水深及坡度对常规水力参数的影响亦较为复杂,不便应用;台阶式溢洪道相对水力参数沿程表现出良好的线性相关关系,相关系数平均值为0.9887～0.9944;相对水力参数均随相对临界水深的增大而减小,随溢洪道坡度的增大而增大。通过对台阶式溢洪道相对水力参数沿程线性规律的定量分析,并结合光滑溢洪道成熟的水力计算理论,可为台阶式溢洪道复杂水力特性计算提供新方法。
杨通[7]（2020）在《卓于水库溢洪道水力特性的模型试验与数值模拟研究》文中提出溢洪道是重要的泄水建筑物之一,在水利枢纽中用于宣泄规划库容以外多余的洪水,对水利工程安全泄洪发挥着重要的作用,因此对溢洪道水力特性及体型优化的研究就十分重要。本文的研究基于西藏山南市扎囊县卓于水库溢洪道的水力设计,结合模型试验和数值模拟两大方法而展开。在原设计方案下对溢洪道进行了整体的水工模型试验,通过原方案水力特性的研究,验证溢洪道体型及布置的合理性,提出修改意见,并通过模型试验加以验证。同时利用三维数值模拟计算了台阶泄水槽的细致流场,进一步验证其体型及布置的合理性。主要研究成果如下:（1）原方案模型试验结果表明,溢洪道布置合理,泄流能力满足要求。跌坎水舌跌落直冲侧槽底板,侧槽临底流速较大,若槽底经长时间冲刷,可能会形成较大冲坑,槽底破坏严重,需对跌坎侧槽进行消能处理。台阶泄水槽末端存在一较大消力坎,导致水流在消力池中波动较大,边墙可能会冲刷严重,需对台阶泄水槽与消力池的衔接方式进行优化。（2）在水舌跌落处下挖2.5m深水垫塘对跌坎侧槽进行优化试验,并对优化前后跌坎侧槽各水力特性对比分析,验证了优化方案的优越性。下挖水垫塘改善了水舌直接冲击侧槽底板的水力现象,形成水垫塘缓冲消能,同时通过水垫塘避开了水流急流转弯现象。水垫塘下游的调整段,流速较原方案有所减小,过水断面上水面线相对均匀,进入台阶泄水槽前部的水流流态得到了改善,水垫塘底板无明显的冲击压强。（3）台阶泄水槽与消力池的衔接方式由斜坡连接替换消力坎连接,充分利用现有消力池的作用,改善消力池中原有的流态结构,使消力池中形成底流消能形式。斜坡衔接时,消力池中水面波动强度较消力坎衔接降低,消力池边墙高度也基本满足要求,消力池内流速分布和压强分布也呈底流消能的一般规律。（4）通过数值模拟对推荐方案下台阶泄水槽内部细致流场进行研究分析,主要包括泄槽的水流流态及水面线、速度场分布、压力场分布等。泄槽前2～3个台阶内部漩涡不稳定,出现较大空腔,导致台阶水平面和竖直面出现大面积负压。鉴于台阶泄水槽前部流速均为10m/s以下,负压值也不大,可不考虑空蚀空化。
吴梁柱[8]（2019）在《不同体型台阶溢洪道水流比能特性研究》文中提出台阶式溢洪道作为一种具备消能效果的泄水建筑物被广泛应用于碾压式混凝土重力坝建设过程中,但由于其消能效果研究的复杂性和现场试验的不可操作性,针对台阶式溢洪道消能效果研究从未间断。本文利用断面比能为研究参数,对不同台阶高度、不同单宽流量台阶式溢洪道消能效果进行了系统的研究。研究得出:在台阶式溢洪道泄水过程中,总水头随着泄水流程增加呈线性降低;水流断面比能在泄水过程中呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势,且断面比能稳定的流程临界值为35—40m;断面比能随着单宽流量的增加而逐渐增加,二者之间呈现正相关关系;台阶式溢洪道台阶高度越高,消能效果越明显,当台阶高度由0.5m增加至2m时,台阶式溢洪道消能效果提高18.3%。
薛彤[9]（2019）在《加设掺气设施后阶梯消能工水力特性研究》文中进行了进一步梳理随着水利事业的发展,高坝建筑物越来越多,高速水流对泄水建筑的破坏问题也越来越突出,一方面是建筑物的空蚀破坏;另一方面是水流下泄时流速增大水流动能增加,对建筑物的冲刷严重。虽然台阶式溢洪道在一定条件下能有效解决上述问题,但当流量较大时,水深增大,水流中的掺气浓度较低,空化空蚀现象又将产生。因此加入掺气坎增加水流中掺气浓度,可以防止建筑物在大单宽流量下出现空蚀现象。本文通过模型试验,在阶梯溢洪道上设置不同的掺气坎,研究掺气坎后水流沿程掺气浓度和台阶面的脉动压强分布特性。本试验选择了无掺气坎和加设三种不同掺气坎,6个不同流量级,根据实测数据进行总结分析,主要研究内容与结论如下:（1）分析水流沿程的水面线和流速变化情况可知:在同一流量下,阶梯溢洪道加设前置底掺气坎后,水流强迫掺气,水面线整体增高;底掺气坎坎高增大,坎后空腔增大,掺入的空气越多,水面线增高越明显;底掺气坎加设侧掺气坎后,侧墙附近水流经过挑射,掺入更多空气,水面线增高。同一流量下,阶梯溢洪道水流流速沿程变化不大,增加底掺气坎坎高或增设侧掺气坎,掺气坎后水流流速增大,越到下游对流速影响越小。（2）分析水流沿程掺气坎浓度和泄槽整段消能率情况可知:在同一流量下,阶梯溢洪道前置底掺气坎坎高增加,水流整体掺气浓度增大,阶梯消能工的消能率提高;加设侧掺气坎后,侧墙附近水流掺气浓度明显增大,水流紊动强烈,消能率提高。同一坎型,流量增大时,水流掺气浓度先增大到一定程度后再减小,消能率也是增大到一定程度再减小。（3）分析阶梯溢洪道台阶面压强情况可知:同一工况,水流下泄过程台阶凸角处受到水流冲击紊动最强烈,此处脉动压强最大;由于台阶内有漩涡掺气充分,台阶竖板和平板的中间处压强最小,试验工况下的主频均小于11Hz,属于低频段。
刘爽,宁利中,宁碧波,渠亚伟,田伟利[10]（2019）在《台阶式溢洪道的水力特性》文中认为台阶式溢洪道是水利工程中常见的新型泄洪消能方式之一,相比于其他消能方式有较高的消能率、能很好地降低溢洪道末端流速,工程造价低、不易发生空蚀等诸多优点。文章概述了台阶式消能工机理及其主要研究方法,归纳了学者对台阶式消能已有的研究结果,并从溢洪道表面台阶设置、水力特性参数、台阶自身形态与消能特性关系3个方面总结了消能率的影响因素,进一步讨论了"M"和"V"2种新型的台阶溢洪道消能特性,通过改变台阶形态增强了消能效果,较大程度地缩减了溢洪道的长度,降低了对下游消能设施的要求。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 过水土坝研究 |
| 1.2.2 台阶式溢洪道的研究 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 2 首端变形台阶式溢洪道水流特性试验分析 |
| 2.1 试验模型 |
| 2.2 测量仪器 |
| 2.3 水面流态 |
| 2.4 压强特性 |
| 2.4.1 台阶水平面压强 |
| 2.4.2 台阶竖直面压强 |
| 2.4.3 台阶沿程压强 |
| 2.4.4 台阶脉动压强强度分布 |
| 2.5 消能效果 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 数值模拟理论与验证 |
| 3.1 控制方程及模型 |
| 3.1.1 基本方程 |
| 3.1.2 紊流模型 |
| 3.1.3 多相流模型 |
| 3.2 几何模型及边界条件 |
| 3.3 网格无关性分析 |
| 3.4 模拟值与试验值对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 台阶式溢洪道对低坝的适应性分析 |
| 4.1 模拟方案设置 |
| 4.1.1 淤地坝水文特征及工况设置 |
| 4.1.2 台阶体型方案布置 |
| 4.2 流态及流速分布 |
| 4.2.1 流态 |
| 4.2.2 流速矢量分布 |
| 4.2.3 流速等值线分布 |
| 4.3 压强分布 |
| 4.3.1 台阶水平面压强 |
| 4.3.2 台阶竖直面压强 |
| 4.3.3 台阶沿程压强 |
| 4.4 消能分析 |
| 4.5 低坝适应性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 台阶式溢洪道对中坝的适应性分析 |
| 5.1 流态及流速分布 |
| 5.1.1 流态 |
| 5.1.2 流速矢量分布 |
| 5.1.3 流速等值线分布 |
| 5.2 压强分布 |
| 5.2.1 台阶水平面压强 |
| 5.2.2 台阶竖直面压强 |
| 5.2.3 台阶沿程压强 |
| 5.3 消能分析 |
| 5.4 中坝适应性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 台阶式溢洪道对高坝的适应性分析 |
| 6.1 流态及流速分布 |
| 6.1.1 流态 |
| 6.1.2 流速矢量分布 |
| 6.1.3 流速等值线分布 |
| 6.2 压强分布 |
| 6.2.1 台阶水平面压强 |
| 6.2.2 台阶竖直面压强 |
| 6.2.3 台阶沿程压强 |
| 6.3 消能分析 |
| 6.4 高坝适应性分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究成果综述 |
| 1.2.1 流态分析 |
| 1.2.2 压强 |
| 1.2.3 消能率 |
| 1.2.4 掺气 |
| 1.2.5 不同台阶形式的影响 |
| 1.2.6 数值模型在台阶式溢洪道中的应用 |
| 1.3 本文的研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 第二章 交错式台阶消能工物理模型试验布置 |
| 2.1 模型试验基本原理 |
| 2.2 物理模型设计及布置 |
| 2.3 试验系统 |
| 2.3.1 动力与调节装置 |
| 2.3.2 测试装置 |
| 2.4 研究方案及测点布置 |
| 2.4.1 断面选取 |
| 2.4.2 测点布置 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 交错式台阶消能工模型建立及验证 |
| 3.1 几何模型 |
| 3.2 控制方程 |
| 3.3 自由液面的确定 |
| 3.4 边界条件 |
| 3.5 网格划分 |
| 3.6 求解算法 |
| 3.7 交错式台阶消能工水力特性数值模拟验证 |
| 3.7.1 水深模拟验证 |
| 3.7.2 压强模拟验证 |
| 3.7.3 速度模拟验证 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 交错式台阶消能工水力特性研究 |
| 4.1 交错式台阶消能工的水面线分析 |
| 4.2 交错式台阶消能工的流态分析 |
| 4.3 交错式台阶消能工的速度场分析 |
| 4.4 交错式台阶消能工的流速矢量分析 |
| 4.5 交错式台阶消能工的压强分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 交错式台阶消能工的消能率研究 |
| 5.1 紊动能和紊动耗散 |
| 5.2 消能率分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 溢洪道发展概述 |
| 1.1.2 台阶式溢洪道发展概述 |
| 1.2 台阶式溢洪道研究进展 |
| 1.2.1 流速研究进展 |
| 1.2.2 佛汝德数研究进展 |
| 1.2.3 水流能量研究进展 |
| 1.2.4 消能率研究进展 |
| 1.2.5 水深研究进展 |
| 1.3 台阶式溢洪道的研究方法 |
| 1.3.1 原型观测法 |
| 1.3.2 理论研究法 |
| 1.3.3 模型试验法 |
| 1.3.4 数值模拟法 |
| 1.4 研究意义与研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 试验基本情况 |
| 2.1 模型试验概况 |
| 2.2 水流流态的判断 |
| 第三章 台阶式溢洪道相对佛汝德数变化规律 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相对佛汝德数的定义 |
| 3.3 量纲分析 |
| 3.4 相对佛汝德数变化规律 |
| 3.4.1 相对佛汝德数与佛汝德数的关系 |
| 3.4.2 相对佛汝德数与断面位置无量纲数的关系 |
| 3.4.3 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 3.4.4 斜率变化规律 |
| 3.4.4.1 斜率与相对临界水深的关系 |
| 3.4.4.2 斜率与坡度的关系 |
| 3.4.4.3 斜率公式的拟合 |
| 3.5 依据相对佛汝德数沿程规律计算水面线 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 相对佛汝德数与相对台阶水深的关系 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相对台阶水深的定义 |
| 4.3 相对水深变化规律 |
| 4.4 相对台阶水深变化规律 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 相对佛汝德数与相对台阶流速的关系 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相对台阶流速的定义 |
| 5.3 相对流速变化规律 |
| 5.3.1 相对佛汝德数与相对台阶流速的关系 |
| 5.3.2 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 5.3.3 斜率变化规律 |
| 5.4 相对台阶流速变化规律 |
| 5.4.1 相对佛汝德数与相对台阶流速的关系 |
| 5.4.2 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 5.4.3 斜率变化规律 |
| 5.4.3.1 斜率与相对临界水深的关系 |
| 5.4.3.2 斜率与坡度的关系 |
| 5.4.3.3 斜率公式的拟合 |
| 5.4.4 依据相对佛汝德数与相对台阶流速的规律计算水面线 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 相对佛汝德数与相对台阶流速水头的关系 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 相对台阶流速水头的定义 |
| 6.3 相对流速水头变化规律 |
| 6.3.1 相对佛汝德数与相对流速水头的关系 |
| 6.3.2 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 6.3.3 斜率变化规律 |
| 6.4 相对台阶流速水头变化规律 |
| 6.4.1 相对佛汝德数与相对台阶流速水头的关系 |
| 6.4.2 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 6.4.3 斜率变化规律 |
| 6.4.3.1 斜率与相对临界水深的关系 |
| 6.4.3.2 斜率与坡度的关系 |
| 6.4.3.3 斜率公式的拟合 |
| 6.4.4 依据相对佛汝德数与相对台阶流速水头的规律计算水面线 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 相对佛汝德数与相对台阶比能的关系 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 相对台阶比能的定义 |
| 7.3 相对比能变化规律 |
| 7.3.1 相对佛汝德数与相对比能的关系 |
| 7.3.2 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 7.3.3 斜率变化规律 |
| 7.4 相对比能台阶变化规律 |
| 7.4.1 相对佛汝德数与相对台阶比能的关系 |
| 7.4.2 相关系数与坡度、相对临界水深的关系 |
| 7.4.3 斜率变化规律 |
| 7.5 小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 台阶式溢洪道的水流流况 |
| 1.2.2 台阶式溢洪道的消能率 |
| 1.2.3 台阶式溢洪道的水力参数 |
| 1.2.4 台阶式溢洪道的水面线计算 |
| 1.2.5 存在的问题 |
| 1.3 研究内容及研究方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 台阶式溢洪道的消能率研究 |
| 2.1 总消能率 |
| 2.1.1 单宽流量的影响 |
| 2.1.2 台阶高度的影响 |
| 2.1.3 坡度的影响 |
| 2.1.4 坡度、流程的双重影响 |
| 2.2 光滑消能率 |
| 2.3 相对消能率 |
| 2.3.1 单宽流量的影响 |
| 2.3.2 台阶高度的影响 |
| 2.3.3 坡度的影响 |
| 2.3.4 坡度、流程的双重影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 相对水力参数规律研究 |
| 3.1 相对水力参数的定义 |
| 3.2 台阶式溢洪道水力参数规律 |
| 3.2.1 水深 |
| 3.2.2 流速 |
| 3.2.3 弗劳德数 |
| 3.2.4 断面比能 |
| 3.3 台阶式溢洪道相对水力参数规律 |
| 3.3.1 相对水深 |
| 3.3.2 相对流速 |
| 3.3.3 相对弗劳德数 |
| 3.3.4 相对断面比能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 无因次相对水力参数规律研究 |
| 4.1 无因次相对水深 |
| 4.1.1 因次分析 |
| 4.1.2 相对临界水深的影响 |
| 4.1.3 坡度的影响 |
| 4.2 无因次相对流速 |
| 4.2.1 因次分析 |
| 4.2.2 相对临界水深的影响 |
| 4.2.3 坡度的影响 |
| 4.2.4 无因次相对流速的斜率 |
| 4.3 相对弗劳德数 |
| 4.3.1 因次分析 |
| 4.3.2 相对临界水深的影响 |
| 4.3.3 坡度的影响 |
| 4.3.4 相对弗劳德数的斜率 |
| 4.4 无因次相对断面比能 |
| 4.4.1 因次分析 |
| 4.4.2 相对临界水深的影响 |
| 4.4.3 坡度的影响 |
| 4.4.4 无因次相对断面比能的斜率 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 无因次相对水力参数规律在水面线计算中的应用 |
| 5.1 现有水面线计算方法浅析 |
| 5.1.1 边界层理论法 |
| 5.1.2 断面法 |
| 5.1.3 棱柱体明渠法 |
| 5.1.4 相对比能法 |
| 5.2 无因次相对水力参数法 |
| 5.2.1 无因次相对流速法 |
| 5.2.2 相对弗劳德数法 |
| 5.2.3 无因次相对断面比能法 |
| 5.3 无因次相对水力参数法与现有方法计算结果的比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 试验模型研究 |
| 1.2.2 数值模拟研究 |
| 1.3 研究方法及内容 |
| 第2章 SPH方法基础理论 |
| 2.1 核函数近似 |
| 2.2 粒子近似 |
| 2.3 光滑核函数 |
| 2.4 SPH形式的N-S方程 |
| 第3章 数值模型验证 |
| 3.1 水面深度及误差分析 |
| 3.2 流速及误差分析 |
| 3.3 压强验证 |
| 3.3.1 验证模型简介 |
| 3.3.2 台阶水平面压强对比 |
| 3.3.3 台阶竖直面面压强对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 台阶式溢洪道水流的数值模拟 |
| 4.1 沿程水深 |
| 4.2 水流流速 |
| 4.3 初始掺气点位置 |
| 4.3.1 单宽流量与初始掺气点的关系 |
| 4.3.2 坡度与初始掺气点的关系 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 台阶式溢洪道压强分布 |
| 5.1 单个台阶压强分布 |
| 5.1.1 台阶水平面压强 |
| 5.1.2 台阶竖直面压强 |
| 5.2 沿程压强分布 |
| 5.2.1 水平方向沿程压强 |
| 5.2.2 竖直方向沿程压强 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 台阶式溢洪道消能特性分析 |
| 6.1 消能率与台阶数目的关系 |
| 6.2 消能率与单宽流量的关系 |
| 6.3 消能率与坡度的关系 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 1 研究背景 |
| 2 试验设计、测量方法及水流流态 |
| 3 相对流速、相对弗劳德数、相对消能率的定义及计算 |
| 4 台阶式溢洪道水力特性规律 |
| 4.1 台阶式溢洪道常规水力特性规律 |
| 4.1.1 流速沿程变化规律 |
| 4.1.2 弗劳德数沿程变化规律 |
| 4.1.3 消能率沿程变化规律 |
| 4.2 台阶式溢洪道相对水力特性规律 |
| 4.2.1 相对流速沿程变化规律 |
| 4.2.2 相对弗劳德数沿程变化规律 |
| 4.2.3 相对消能率沿程变化规律 |
| 5 结论 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 溢洪道研究进展 |
| 1.2.1 溢洪道模型试验研究 |
| 1.2.2 溢洪道数值模拟研究 |
| 1.2.3 溢洪道台阶式布置消能研究 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方案及技术路线 |
| 2 物理模型设计 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.2 模型试验内容 |
| 2.3 模型设计与制作 |
| 2.4 试验量测和设备 |
| 2.5 试验工况 |
| 3 溢洪道原方案试验成果 |
| 3.1 溢洪道泄流能力 |
| 3.1.1 库水位与泄流量关系 |
| 3.1.2 堰流流量系数 |
| 3.2 各段流态 |
| 3.2.1 进口引渠段流态 |
| 3.2.2 侧堰侧槽及调整段水流流态 |
| 3.2.3 跌坎侧槽及调整段水流流态 |
| 3.2.4 台阶段及消力池段水流流态 |
| 3.2.5 海漫和下游尾水渠段水流流态 |
| 3.3 水深沿程变化 |
| 3.4 流速沿程分布 |
| 3.5 压强沿程分布 |
| 3.6 溢洪道消能率估算 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 溢洪道体型优化的试验研究 |
| 4.1 跌坎侧槽优化试验研究 |
| 4.1.1 流态 |
| 4.1.2 水面线 |
| 4.1.3 临底流速 |
| 4.1.4 压强 |
| 4.1.5 跌坎侧槽优化试验小结 |
| 4.2 台阶泄水槽与消力池衔接方式优化试验研究 |
| 4.2.1 流态 |
| 4.2.2 水面线及流速分布 |
| 4.2.3 压强 |
| 4.2.4 台阶泄水槽与消力池衔接方式优化小结 |
| 4.3 推荐方案溢洪道消能率 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 台阶泄水槽数值模拟研究 |
| 5.1 数值模拟理论 |
| 5.1.1 控制方程 |
| 5.1.2 自由表面处理 |
| 5.1.3 紊流模型 |
| 5.1.4 离散相模型 |
| 5.2 计算模型验证 |
| 5.2.1 计算模型建立 |
| 5.2.2 边界条件设置 |
| 5.2.3 模型验证 |
| 5.3 台阶泄水槽数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 流态及水面线 |
| 5.3.2 流速场 |
| 5.3.3 压强场 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
| 1 引言 |
| 2 模型试验概况 |
| 3 试验结果分析 |
| 3.1 沿程能量分析 |
| 3.2 流量对水流比能的影响分析 |
| 3.3 台阶高度对水流比能的影响分析 |
| 4 结论 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 高速水流的基本水力现象 |
| 2.1 空化与空蚀 |
| 2.1.1 概述 |
| 2.1.2 空化数 |
| 2.1.3 空蚀的机理 |
| 2.1.4 泄水建筑物的防蚀措施 |
| 2.2 掺气水流 |
| 2.2.1 概述 |
| 2.2.2 掺气浓度 |
| 2.2.3 阶梯溢洪道的掺气特性 |
| 2.2.4 掺气减蚀设施 |
| 2.3 消能率 |
| 2.4 脉动压强 |
| 2.4.1 概述 |
| 2.4.2 脉动压强的统计特征值 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 前置掺气坎阶梯溢洪道模型试验简介 |
| 3.1 试验模型 |
| 3.1.1 试验模型设计 |
| 3.1.2 掺气设施设计 |
| 3.1.3 来流流量设计 |
| 3.1.4 测点布置 |
| 3.2 试验测量方法 |
| 3.3 试验工况设计 |
| 3.4 试验步骤 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 水流流态及流速 |
| 4.1 阶梯式溢洪道水流流态 |
| 4.2 水面线变化 |
| 4.2.1 掺气坎对水面线影响 |
| 4.2.2 掺气坎形式及高度对水面线影响 |
| 4.2.3 流量变化对水面线影响 |
| 4.3 空腔长度变化 |
| 4.3.1 不同掺气坎对空腔长度影响 |
| 4.3.2 流量变化对空腔长度影响 |
| 4.4 流速的变化 |
| 4.4.1 不同掺气坎对流速影响 |
| 4.4.2 流量变化对流速影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 掺气浓度的变化及消能率 |
| 5.1 掺气浓度变化 |
| 5.1.1 不同掺气坎对掺气浓度影响 |
| 5.1.3 流量对掺气浓度影响 |
| 5.2 掺气浓度对消能率的影响 |
| 5.2.1 不同掺气坎对消能率影响 |
| 5.2.2 流量对消能率影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 水流脉动压强特性分析 |
| 6.1 水流时均压强特性 |
| 6.1.1 不同掺气坎对时均压强的影响 |
| 6.1.2 流量对时均压强影响 |
| 6.2 脉动压强特性研究 |
| 6.2.1 脉动压强幅值特性研究 |
| 6.2.2 脉动压强概率密度及其特征值研究 |
| 6.2.3 脉动压强的频谱特性 |
| 6.3 本章总结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 0 前 言 |
| 1 台阶式消能工机理及其优点 |
| 1.1 台阶式溢洪道的消能原理 |
| 1.2 台阶式消能率的计算公式 |
| (1) 消能率 |
| (2) 相对消能率 |
| (3) 纯台阶消能率 |
| 1.3 台阶式消能的优点 |
| 2 试验研究分析 |
| 2.1 试验结果 |
| 2.2 数值分析 |
| 3 消能率的影响因素 |
| 3.1 溢洪道表面台阶设置对消能率的影响 |
| (1) 台阶高度对消能率的影响。 |
| (2) 流量对消能率的影响。 |
| (3) 坡度对消能率的影响。 |
| 3.2 掺气对消能率的影响 |
| 3.3 台阶自身形态与消能特性关系 |
| (1) “V”形台阶式溢洪道。 |
| (2) “M”形台阶式溢洪道。 |
| 4 结 语 |
