閘壩下游沖刷坑形態(tài)三維數(shù)值模擬.pdf

1、低水頭樞紐具有水頭低、流量大、低佛汝德數(shù)、消能不充分、閘壩建在覆蓋層較厚的砂礫石河床上等特點，因此閘壩下游護坦、海漫發(fā)生沖刷破壞的現(xiàn)象較為普遍，甚至導(dǎo)致建筑物損毀，直接影響著泄水閘的安全運行。因此，正確地預(yù)測閘壩下游沖刷坑流場信息、沖刷坑形態(tài)及最大沖刷深度，對于泄水建筑物的安全運行有著非常重要的意義。
　　本文基于Fluent動網(wǎng)格技術(shù)，對巨亭水電站泄水閘下游局部沖刷進行了三維數(shù)值模擬，得到了以下主要結(jié)論:
　　(1)采用R

2、NG k-ε湍流模型，結(jié)合SIMPLEC算法，利用VOF多相流模型追蹤泄水閘下游復(fù)雜的自由水面，模擬得到了巨亭水電站泄水閘下游沖刷坑三維流場分布，通過分析對比泄流量、沿程水面線和垂線流速分布等結(jié)果表明，數(shù)值模擬值與模型試驗實測值吻合良好，說明數(shù)學(xué)模型計算準確，結(jié)果可信。
　　(2)基于Fluent動網(wǎng)格技術(shù)，采用VOF模型追蹤自由水面，在對Fluent軟件進行二次開發(fā)中，以床面水流剪切應(yīng)力大于泥沙起動切應(yīng)力作為網(wǎng)格移動的判別標準，

3、基于彈簧光順模型及局部網(wǎng)格重構(gòu)模型，對單個橋墩局部沖刷進行了三維數(shù)值模擬，得到的沖刷坑形態(tài)及最大沖刷深度與模型試驗結(jié)果吻合良好，驗證了本文二次開發(fā)子程序的可靠性。
　　(3)實現(xiàn)了泄水閘下游局部沖刷坑沖刷過程的三維數(shù)值模擬，得到的沖刷坑形態(tài)及最大深度與物理模型實測值吻合良好。
　　(4)在沖刷坑的沖刷過程中，床面切應(yīng)力逐漸減小;中軸面湍動能的變化規(guī)律與湍動能耗散率的變化規(guī)律基本相似。在沖刷初始階段，挑坎末端床面附近的湍動能和