高齒墩摻氣設(shè)施的三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、齒墩式摻氣坎是依據(jù)“橫向收縮，縱向擴(kuò)散”的原理提出來(lái)的一種收縮式消能工，它與消力池聯(lián)合應(yīng)用時(shí)可改善池內(nèi)流態(tài)、減小池長(zhǎng)并防止消力池空化。因此，是一種安全經(jīng)濟(jì)的消能工。
　　 本文應(yīng)用RNG k-ε紊流數(shù)學(xué)模型，采用VOF法處理自由水面，對(duì)原型尺寸的引渠—水閘—齒墩—消力池的流場(chǎng)和壓強(qiáng)場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，并以消力池的流速和底板壓強(qiáng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出計(jì)算值和試驗(yàn)值兩者吻合較好，說(shuō)明選用模型正確，計(jì)算結(jié)果可靠。
　　 研

2、究成果大致分為墩頭壓強(qiáng)場(chǎng)、消力池流速場(chǎng)及其底板壓強(qiáng)場(chǎng)三部分。
　　 對(duì)墩頭壓強(qiáng)的分析認(rèn)為，墩高較大時(shí)形成摻氣分流墩形態(tài)，墩頭將水流劈裂，墩后充分通氣，墩頭與水流分離處產(chǎn)生最大負(fù)壓，根據(jù)其值大小判斷此處已空化但不空蝕。當(dāng)墩高較小時(shí)墩體淹沒(méi)于水下，墩頂部沿半徑向一定范圍內(nèi)及靠近墩頂?shù)亩阵w側(cè)部一定范圍內(nèi)均產(chǎn)生較大負(fù)壓，根據(jù)其值大小判斷已發(fā)生空化，很有可能發(fā)生空蝕。至墩頭圓弧切點(diǎn)處(θ=75°)墩側(cè)部負(fù)壓值迅速減小但仍發(fā)生空化，根據(jù)其值

3、大小尚不能確定是否發(fā)生空蝕。文中還給出了不同分流角θ時(shí)，墩體相對(duì)壓強(qiáng)p/pmax與相對(duì)墩高h(yuǎn)/ho的分布規(guī)律。
　　 對(duì)消力池內(nèi)的流場(chǎng)分布分析認(rèn)為，靠近邊墻處水流產(chǎn)生立軸漩渦，且隨淹沒(méi)度增加，其位置逐漸向下游靠近。水舌落點(diǎn)下游最大流速（指發(fā)生臨界流態(tài)時(shí)）約為自由水躍躍首平均流速的0.75倍，而后流速分布沿程減小，接近明渠正常流速分布。
　　 對(duì)消力池內(nèi)的壓強(qiáng)場(chǎng)分布分析認(rèn)為，靠近消力池邊墻處產(chǎn)生壓強(qiáng)峰值，靠近中線處，其壓強(qiáng)