坝体通风廊道换热性能的解析及模拟研究

　　本书以云南景洪水电站为背景，建立了坝体通风廊道换热的物理数学模型，分析了问题的复杂性和进行假设简化的必要性。利用CFD技术对各种工况进行了模拟研究，利用解析方法推导了空气流经坝体廊道时热量传热的过程和主要物理量的解析式，并用MATLAB语言编制程序，求得了各种工况下空气流经坝体廊道时主要物理量的解析解。分析研究了室外空气温度、空气流速、隧道洞长、隧道横断面等因素对坝体通风廊道换热效应的影响。通过模拟解、解析解、实测数据的分析比较，表明空气经坝体通风廊道（或无压尾水洞）有显著的换热降温作用，得出空气物性变化的一般规律，阐述了热值交换的机理。最后对景洪水电站坝体通风廊道进行了网络节点效果分析。

　　温建军，男，1976年生，工学博士，内蒙古科技大学能源与环境学院讲师。一直从事暖通空调的智能化应用研究、强化传热技术的机理及其应用研究、复杂流动传热问题的数值模拟研究以及新能源综合利用等工作。 读研期间，参与教育部新世纪优秀人才支持计划基金项目一项，参与国防973重大基础研究项目一项；参与完成国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目一项；参与完成陕西省国家杰出青年科学基金一项；主持及参与完成内蒙古科技大学教改课题两项；主持在研内蒙古自治区自然科学基金项目一项；主持在研内蒙古科技大学创新基金项目一项。近年在国内外重要学术期刊、会议等发表学术文章近二十篇。

目　录
第１章　水电能源的飞速发展
1.1世界化石能源面临的危机和挑战
1.2我国能源发展面临的严峻形势和挑战
1.3发展可再生能源、实施可持续发展的能源政策
1.3.1可再生能源的概念及其特点
1.3.2国内外可再生能源总的利用情况
1.4我国水电能资源的飞速发展
第２章　景洪水电站坝体通风廊道的设计研究
2.1景洪水电站简介
2.2坝体通风廊道的研究现状
2.3景洪水电站坝体通风廊道的主要研究内容
2.4景洪水电站坝体通风廊道的研究方案
第３章　空气流经坝体通风廊道的数学描述
3.1物理模型
3.2基本方程组
3.3初始及边界条件
第４章　坝体通风廊道换热性能的数值模拟研究
4.1数值模拟简介
4.2物理模型及网格划分
4.3控制方程及单值性条件
4.4坝体通风廊道温降的数值模拟结果
4.4.1相同温度、不同流速工况下坝体通风廊道内
4.4.2相同流速、不同温度工况下坝体通风廊道内
4.4.3下坝体通风廊道进出口
4.4.4不同洞长、不同流速工况下坝体通风廊道进出口空气温差变化的比较
4.4.5不同气温、相同流速工况下狕＝１ｍ处壁面温度分布情况
4.4.6相同工况下横断面平均气温与狕＝１ｍ处壁面温度的比较
4.5本章小结
第５章　坝体通风廊道换热性能的解析研究
5.1物理模型的建立
5.2模型的假设简化
5.3求解导热问题的解析解
5.4坝体通风廊道温降的解析解结果
5.4.1相同温度、不同流速工况下坝体通风廊道内空气温度分布情况
5.4.2相同流速、不同温度工况下坝体通风廊道内空气温度分布情况
5.4.3相同温度、不同流速工况下坝体通风廊道进出口空气温差变化之比较
5.4.4相同流速、不同温度工况下坝体通风廊道内气温趋于壁温时洞长预测
5.4.5相同温度、不同流速工况下坝体通风廊道内壁面温度分布情况
5.4.6相同流速、不同温度工况下坝体通风廊道内壁面温度分布情况
5.4.7相同流速、不同断面半径工况下坝体通风廊道内空气温度分布情况
5.4.8相同温度、不同断面半径工况下坝体通风廊道内空气温度分布情况
5.4.9某种工况下廊道壁体内部温度分布情况
5.5本章小结
第６章　理论、ＣＦＤ模拟与实测数据的比较
6.1相同工况下坝体通风廊道内空气温度理论解与ＣＦＤ模拟结果的比较
6.1.1 0.1ｍ／ｓ工况下坝体通风廊道内空气温度理论与模拟结果比较
6.1.2 0.5ｍ／ｓ工况下坝体通风廊道内空气温度理论与模拟结果比较
6.1.3 1ｍ／ｓ工况下坝体通风廊道内空气温度理论与模拟结果比较
6.1.4 2ｍ／ｓ工况下坝体通风廊道内空气温度理论与模拟结果比较
6.1.5 3ｍ／ｓ工况下坝体通风廊道内空气温度理论与模拟结果比较
6.2相同工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与ＣＦＤ模拟结果的比较
6.2.1 0℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.2.2 10℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.2.3 15℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.2.4 20℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.2.5 25℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.2.6 30℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.2.7 35℃工况下坝体通风廊道进出口空气温差理论解与模拟结果比较
6.3相同工况下理论、ＣＦＤ模拟与实测数据的比较
6.3.1研究对象及物理模型的建立
6.3.2相同工况下坝体通风廊道出口气温理论、ＣＦＤ模拟与实测数据的比较
6.3.3相同工况下坝体通风廊道进出口温差理论、ＣＦＤ模拟与实测数据的比较
6.4本章小结
第７章　景洪水电站坝体通风廊道网络节点法研究
7.1通风网络模型简介
7.2图论的基本知识及理论
7.2.1基本概念
7.2.2基本理论
7.3体通风廊道网络流程图
7.4景洪水电站坝体通风廊道网络节点图
7.5网络节点图中分支阻抗的计算
7.5.1分支阻抗相关参数及公式简介
7.5.2分支管路编号及分支阻抗计算
7.6通风网络分析模型的求解
7.6.1求解方法思想简介
7.6.2回路风量法的数值解法
7.7本章小结
第８章　结论
参考文献
附　录
后　记