不同倒懸角對(duì)琴鍵堰泄流能力影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、琴鍵堰（Piano Key Weirs）是一種新型的迷宮堰。它和迷宮堰一樣，相較于傳統(tǒng)的直線堰，增加了溢流前緣的長(zhǎng)度，提高了泄流能力；相較于傳統(tǒng)的迷宮堰，它將溢流前緣向上下游倒懸，在相同的溢流前緣長(zhǎng)度下，減小了基座面積，克服了迷宮堰基座大的缺點(diǎn)，可以廣泛運(yùn)用于新建的混凝土重力壩上和已建工程的擴(kuò)容改建上面。琴鍵堰泄流流態(tài)復(fù)雜，體型參數(shù)較多，因此對(duì)其體型參數(shù)研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　琴鍵堰進(jìn)出口宮室倒懸角的大小是影響

2、其泄流能力的一個(gè)重要參數(shù)，本文采用三維湍流數(shù)學(xué)模型，結(jié)合VOF自由表面追蹤法，研究了琴鍵堰上下游倒懸角度對(duì)琴鍵堰泄流能力大小的影響。首先在實(shí)驗(yàn)水槽內(nèi)對(duì)一個(gè)體型方案琴鍵堰的泄流流態(tài)和泄流能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)于數(shù)值模擬的結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者結(jié)果吻合的很好，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型。本文設(shè)計(jì)了5種不同的堰型，他們除了倒懸角不同外，其他的參數(shù)都相同。通過(guò)對(duì)這五種體型的琴鍵堰進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了他們泄流量隨堰上水頭增高變化，發(fā)現(xiàn)隨著堰上水頭的增加，泄流量

3、在不斷的增加，且倒懸角度較大的琴鍵堰泄流能力更強(qiáng)，而后把琴鍵堰的泄流分為側(cè)面溢流，出口溢流和入口溢流，通過(guò)對(duì)三個(gè)溢流前緣泄流能力的分析發(fā)現(xiàn)，琴鍵堰泄流能力的大小，主要取決去由于側(cè)面的溢流量的增加。
　　如果琴鍵堰的倒懸角進(jìn)一步變大，超過(guò)了一個(gè)臨界值，琴鍵堰就越來(lái)越變?yōu)橐粋€(gè)傳統(tǒng)意義上的迷宮堰。為了進(jìn)一步的研究倒懸角對(duì)琴鍵堰泄流能力的影響，增加了3種超過(guò)倒懸角臨界值的琴鍵堰體型，同樣的，為了便于比較，其他參數(shù)仍保持不變。模擬計(jì)算表明，

4、這三種體型在琴鍵堰泄流泄流曲線基本重合，而與前種體型相比泄流能力方面表現(xiàn)出的規(guī)律不盡相同，在低水頭時(shí)（H＜48mm），此三種琴鍵堰泄流能力比前五組體型強(qiáng)，而高水頭時(shí)（H＞48mm）則恰好相反，就總體來(lái)說(shuō)，較前面五種體型，后三種琴鍵堰體型泄流能力顯著增加。
　　由于琴鍵堰通常都會(huì)安裝在大壩上。所以為了討論庫(kù)深對(duì)琴鍵堰泄流能力的影響，在之前模型的基礎(chǔ)上，增加了4組不同庫(kù)深的琴鍵堰模型，其他參數(shù)保持不變。模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，隨著庫(kù)深的增加，泄