斜立面臺(tái)階式溢洪道水力特性數(shù)值模擬.pdf

1、本文采用RNG k-ε雙方程紊流模型和VOF法相結(jié)合的方式，選取三組流量，兩種溢洪道坡度(1：1．428，1：0．839)，四種臺(tái)階體形，對(duì)斜立面臺(tái)階式溢洪道進(jìn)行數(shù)值模擬，并與傳統(tǒng)臺(tái)階式溢洪道的水面線、速度場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)、消能率等方面進(jìn)行了比較，以此獲得斜立面臺(tái)階式溢洪道的水力特性。研究結(jié)果表明：
　　1、水流經(jīng)過堰頂?shù)竭_(dá)臺(tái)階段時(shí)水面有所降低，溢洪道水面線沿程光滑，說明水流流態(tài)穩(wěn)定，均屬于滑行水流，進(jìn)入消力池后水面逐漸趨于平穩(wěn)。另外，

2、同一體形時(shí)，單寬流量越大，自由水面越高；同一單寬流量時(shí)，臺(tái)階的立面傾角越大，自由水面線越低。
　　2、臺(tái)階上的流速矢量由兩部分構(gòu)成，其中臺(tái)階外的流速矢量方向一致，呈直線型分布，臺(tái)階內(nèi)呈順時(shí)針橫軸漩渦分布。單寬流量越大，沿程流速越大，臺(tái)階的流速矢量越大：當(dāng)臺(tái)階的立面傾角增大，沿程流速略微增大，臺(tái)階上的漩渦區(qū)域在水平和豎直方向都會(huì)減小。流速由水平臺(tái)階向自由水面變化，流速增加，速度梯度逐漸減小，在臺(tái)階的凹角流速最小，自由水面流速最大。同

3、一體形時(shí)，隨著流量增加，流速增大；同一流量時(shí)，隨著臺(tái)階立面傾角的減小，臺(tái)階上的流速在減小，臺(tái)階內(nèi)的流速變化隨之減小。
　　其次，研究沿水深方向的流速分布，隨著單寬流量的減小，水深方向上的流速也在減??；隨著立面傾角的增加，沿水深方向的流速增大。
　　3、在臺(tái)階內(nèi)總會(huì)出現(xiàn)一個(gè)高壓區(qū)和一個(gè)低壓區(qū)，且低壓區(qū)的壓強(qiáng)出現(xiàn)負(fù)值。臺(tái)階立面和水平面的壓強(qiáng)等值線都呈環(huán)形分布，立面上為低壓區(qū)，有負(fù)壓值出現(xiàn)，向外壓強(qiáng)逐漸增大，一直增加到正壓為止；水

4、平面上為高壓區(qū)(均為正壓)，向外壓強(qiáng)逐漸減小，與低壓區(qū)的變化趨勢(shì)恰好相反。因此，單寬流量減小，最大正壓值和最小負(fù)壓值同時(shí)減小，負(fù)壓的范圍減??；臺(tái)階的立面傾角增加，最小負(fù)壓值逐漸增加，負(fù)壓區(qū)范圍增大。
　　其次，研究了臺(tái)階立面和水平面上的壓強(qiáng)分布，流量增加，臺(tái)階立面的最小負(fù)壓值增加，凹角處的最大正壓值增加，同時(shí)水平面上的壓強(qiáng)增加；臺(tái)階的立面傾角增大，作用在臺(tái)階凹角處的最大正壓值增加，而立面上的最小負(fù)壓值減小，同時(shí)水平面上的最大正壓值