閘底長廊道輸水系統(tǒng)雙明溝細部優(yōu)化的數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國是世界上修建人工運河通航建筑物最早的國家。到目前為止，已建成應用的船閘過船建筑物有800多座。輸水系統(tǒng)作為船閘的重要組成部分，其布置及相關水力學條件與船閘的通過能力、營運效益以及船舶的停泊安全密切相關。一方面輸水系統(tǒng)設計需要滿足輸水時間的要求，以確保船閘的通過能力和營運效率;另一方面在船閘輸水過程中，隨著閘室內水面的上升或下降，停泊在閘室內的船舶受到非恒定水流形成的水面坡降力、水流運動的流速力等多種作用力，當這些作用力過大時將引發(fā)不

2、利于船舶停泊安全的問題。因此，在船閘充水過程中，需要在輸水系統(tǒng)中設置消能明溝、消能蓋板或消力坎等消能設施，以改善閘室內船舶的停泊條件，滿足船舶安全過閘的要求。
　　目前，關于明溝布置和消能特性的研究國內外均涉及較多，尤其是單明溝消能型式。雙明溝消能國內對其也做了一定研究，但多限于某些特定船閘，在設計要求及結構細部等方面的研究并不充分。本文從消力梁擋坎高度及孔口尺度兩個方面入手，開展了對雙明溝細部優(yōu)化的數(shù)值模擬研究。為使實驗成果具有

3、代表性，本文針對消力梁孔口尺度及擋坎高度進行了無量綱化，得到典型尺度參數(shù)A1/a、A2/a、B/b（分別表示擋坎高度與廊道支孔高度的比值、孔口高度與廊道支孔高度的比值和孔口寬度與廊道支孔寬度的比值）。研究基于有限元軟件Fluent，通過分析比較閘室各斷面流速分布、剩余比能及動能等能反映雙明溝消能效果的特征參數(shù)，得出了雙明溝細部（消力梁擋坎及孔口）的較優(yōu)布置尺度。
　　主要結論如下:
　　(1)通過已有物理實驗成果對三維數(shù)值仿

4、真模型計算結果進行驗證，表明以數(shù)值模擬的方式開展對雙明溝細部優(yōu)化的研究是可行的。
　　(2)消力梁孔口尺度按原設計方案（孔高A2/a=1.389，孔寬B/b=4.706）布置的情況下，雙明溝擋坎高A1/a=0.667～0.944時，消能效果較優(yōu)。
　　(3)消力梁擋坎高度及孔口寬度按原設計方案(擋坎高A1/a=1.111，孔寬B/b=4.706)布置的情況下，雙明溝孔高A2/a＞1.000消能效果較好。
　　(4)消力