有坎式臺(tái)階溢流壩水力特性研究.pdf

1、本文建立了有坎式臺(tái)階溢流壩模型,采用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相結(jié)合方式對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并通過(guò)RNGk-ε雙方程紊流模型與VOF模型相結(jié)合的方法,對(duì)有坎式臺(tái)階溢流壩各體形進(jìn)行數(shù)值模擬,并與傳統(tǒng)臺(tái)階的水面線、臺(tái)階摻氣、速度場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)、紊動(dòng)能、紊動(dòng)耗散率以及消能率等方面進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明:
　　1、在溢流壩等高臺(tái)階段水平臺(tái)階末端設(shè)置矩形坎后,對(duì)其水深產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)下瀉單寬流量相同時(shí),隨著坎高Hk的增加,臺(tái)階段水深與不設(shè)坎情況相

2、比增加約1倍坎高。堰頂曲線段和過(guò)渡臺(tái)階段水深與等高臺(tái)階段是否設(shè)坎無(wú)關(guān)。
　　2、非摻氣斜面長(zhǎng)度 Li隨著單寬流量q的增加而增加,隨坎高 Hk的增加而減小;臺(tái)階內(nèi)摻氣濃度隨單寬流量增加而減小,隨著坎高Hk的增加而增加。
　　3、隨著坎高Hk增加,臺(tái)階內(nèi)漩渦尺寸增大,漩渦速度增加;坎高Hk對(duì)假想底層以外水流無(wú)明顯影響;隨坎高Hk增加,臺(tái)階段各斷面平均流速沿程先增大后趨于穩(wěn)定,且單寬流量越小越早趨于穩(wěn)定。
　　4、各臺(tái)階水平

3、面上的壓強(qiáng)隨著單寬流量的增加而增大,最大壓強(qiáng)在距臺(tái)階垂直面6/7倍臺(tái)階水平面長(zhǎng)處,最小壓強(qiáng)出現(xiàn)在臺(tái)階凸角處;隨著單寬流量的增加,臺(tái)階垂直面上最大負(fù)壓的絕對(duì)值增大,出現(xiàn)在距坎頂10cm左右;隨著坎高 Hk增加,臺(tái)階垂直面的負(fù)壓區(qū)向坎頂部移動(dòng),且負(fù)壓范圍和最大負(fù)壓隨之減小。臺(tái)階水平面的最大壓強(qiáng)隨坎高Hk增加而減小。
　　5、溢流壩壩面紊動(dòng)能k和紊動(dòng)耗散率ε沿程先增大后趨于穩(wěn)定,且單寬流量越小就越早趨于穩(wěn)定。當(dāng)單寬流量較小時(shí),坎高Hk增