對稱曲面貼角窄縫挑坎水力特性數(shù)值分析.pdf

1、隨著我國高壩建設的迅速發(fā)展,泄水建筑物的消能問題亦愈發(fā)突出。實踐表明,窄縫消能工突破了常規(guī)等寬鼻坎消能工的傳統(tǒng)模式,利用挑坎兩側側墻的收縮使水流縱向擴散,加劇水流紊動使其充分摻氣,提高了消能率,從而達到減輕下游河床沖刷的目的。目前,窄縫消能工已成功地應用在國內外高水頭泄水建筑物中,成為一種高效的消能工。然而,由于窄縫消能工水流的復雜性以及受來流及下游邊界條件的影響,窄縫消能工的設計與運用尚沒有較完善的分析方法及較統(tǒng)一的經(jīng)驗公式,仍主要依

2、賴于水力學模型試驗研究成果。近年來,隨著計算機計算能力的提高,采用數(shù)值模擬來對窄縫消能工進行模擬研究己成為一種新的趨勢,利用數(shù)值模擬計算和物理模型試驗相結合的方法對窄縫消能工的水力特性及消能效果進行研究是今后研究的方向。
　　為了進一步探討窄縫消能工的水力特性,在收集整理國內外關于窄縫消能研究成果的基礎上,以老渡口溢洪道為研究對象,采用物理模型試驗與三維數(shù)值模擬相結合的研究方法進行了較為深入的研究。物理模型采用1:70水工模型,對

3、不同來流工況下的水力學特性進行了試驗分析,得出了有關壓力分布、水舌空中形態(tài)、下游河床沖刷等水力學特性的基本規(guī)律,論證了老渡口溢洪道窄縫消能工體型參數(shù)選擇的合理性,進一步豐富了窄縫消能工學術領域的研究成果。數(shù)學模型采用了RNG～k?紊流模型,利用VOF方法追蹤自由表面,采用標準六面體結構化網(wǎng)格,利用大型流體力學計算軟件 Flow3D對老渡口溢洪道進行了三維數(shù)值模擬,得到了水面線、壓力及流速等水力參數(shù)的分布規(guī)律,并將數(shù)值模擬成果與物理模型試

4、驗成果進行了對比分析,其結果基本基本一致。
　　本文主要針對老渡口水電站岸邊式溢洪道設計中采用的三種挑坎型式進行了三維數(shù)值模擬,通過對比分析總結了三種挑坎的特點,突出了曲面貼角窄縫挑坎水力特性,也為最終方案提供參考依據(jù)。同時,為揭示曲面貼角窄縫挑坎復雜的結構特征對過流的影響,選取四個主要參數(shù),每個參數(shù)選取四組方案進行對比分析,得出挑坎的四個參數(shù)對水舌形態(tài)的影響規(guī)律。同時對水舌出坎挑角、挑距、擴散消能進行了有益的探討。
　　研