船閘閘墻長(zhǎng)廊道輸水系統(tǒng)灌水過(guò)程閘室水流條件模擬研究.pdf

1、閘墻長(zhǎng)廊道輸水系統(tǒng)是一種特別適用于中低水頭船閘的簡(jiǎn)單式分散輸水系統(tǒng)。在輸水過(guò)程中，閘室水流條件與船舶停泊安全緊密相關(guān)，目前對(duì)于輸水過(guò)程閘室水流條件的研究，多以物理模型及原型觀測(cè)為主，在三維數(shù)值模擬方向尚未成熟和系統(tǒng)研究，本文對(duì)閘墻長(zhǎng)廊道輸水系統(tǒng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，對(duì)船閘輸水過(guò)程閘室水流條件的研究拓展了一種新方向。
　　本文以孟洲壩二線船閘為依托，以數(shù)學(xué)模型為主，運(yùn)用物理模型驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型。建立了1∶1的船閘整體輸水系統(tǒng)三維數(shù)學(xué)模型，運(yùn)

2、用Gambit軟件劃分計(jì)算網(wǎng)格，采用RNG k～ε紊流模型，通過(guò)動(dòng)網(wǎng)格技實(shí)現(xiàn)閥門的開(kāi)啟過(guò)程，結(jié)合VOF自由水面處理技術(shù)，對(duì)船閘灌水過(guò)程進(jìn)行三維數(shù)值模擬，獲取船閘灌水過(guò)程流場(chǎng)動(dòng)態(tài)。運(yùn)用物理模型試驗(yàn)測(cè)量的閘室各項(xiàng)水力指標(biāo)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明兩者吻合較好。初步認(rèn)為三維數(shù)值模擬是船閘水動(dòng)力學(xué)研究的有效途徑。
　　孟洲壩二線船閘灌水過(guò)程數(shù)值模擬結(jié)果表明，充水閥門方面:在閥門開(kāi)啟過(guò)程中，閥門后出現(xiàn)了逆時(shí)針?shù)?。隨著閥門開(kāi)度的增加，洄旋

3、范圍逐漸減小并向上游和廊道頂部附近移動(dòng);當(dāng)閥門全開(kāi)時(shí)，洄旋消失。閥門段的流速、紊動(dòng)能和紊動(dòng)耗散率隨閥門開(kāi)啟呈先增大后減小的趨勢(shì)，整個(gè)閥門開(kāi)啟過(guò)程閥門段未出現(xiàn)負(fù)壓。
　　閘室流態(tài)方面:在灌水初期，側(cè)支孔水流自上游至下游依次出水，閘室上游段的整體流速大于閘室下游段整體流速;在灌水中后期，由于慣性作用，閘室下游段的整體流速逐漸大于上游段整體流速。在整個(gè)充水過(guò)程中，閘室、側(cè)支孔的流速隨時(shí)間呈先增大后減小的趨勢(shì)，單個(gè)支孔出流情況表明，隨著支