对库什塔依水电站导流兼泄洪洞底流消能设计的数值模拟

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1、第38卷第4期2012年4月水力发电库什塔依水电站导流兼泄洪洞底流消能设计的数值模拟张岩(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000)摘要：库什塔依水电站导流兼泄洪洞出口消能根据地形条件采用底流消能工消能。通过采用RNGk一8模型模拟湍流，利用VOF法追踪自由水面，对通过物理模型试验最终确定的消力池及其辅助消能工体形进行三维流场数值模拟计算，并将物理模型试验结果与数值模拟计算结果进行对比，分析表明两者吻合较好，其结果可以为底流消能体形优化设计提供依据。关键词：底流消能；数值模拟；体形优化；导流泄洪洞；库什塔依水电站NumericalSimulationonth

2、eDesignofOutletEnergyDissipationfortheDiversion&SpillwayTunnelofKushitayiHydropowerStationZhangYan(XinjiangInvestigationandDesignInstituteforWaterResourcesandHydropower,Urumqi830000，Xinjiang,China)Abstract：Thehydraulicsjumpisusedfortheoutletenergydissipationofdiversion&spillwaytunnelinKu

3、shitayiHydropowerStationaccordingtoterrainconditions．TheRNGk一￡turbulencemodelandVOFMethodareemployedtonumericallysimulatethe3一Dflowfieldofstillingpoolwhichisdeterminedbyphysicalmodeltests．Thecomparisonofphysicalmodeltestandnumericalsimulationshowsthatthediferenceisnotapparent．Thenumerica

4、lsimulationcanprovidereferencefortheshapedesignandoptimizationofenergydissipator．KeyWords：energydissipationbyhydraulicsjump；numericalsimulation；shapeoptimization；diversion＆spillwaytunnel；KushitayiHydropowerStation中圈分类号：Tv551．1ITV6513(245)文献标识码．A文章编号：0559—9342(2012)04-0073-03泄洪洞出口水流的能量。水流

5、经出口工作闸井后，由1工程概况渥奇扩散渐变段进入消力池。在水工模型试验前，采库什塔依水电站工程为二等大(2)型工程，由用经验公式初步给出消力池结构尺寸，计算公式如下：拦河坝、溢洪洞、导流兼泄洪洞、发电引水洞、厂d=2一hlZ(1)房等建筑物组成。导流兼泄洪洞布置于右岸，由引(2)渠段、进口闸井段(桩号0—018．O0～0+000．00)、洞△劳(寿一去)身段(桩号0+000．00～0+263．60)、出口闸井段(桩LK=O．8L(3)号0+263．60～0+283．60)、消力池段(桩号0+283．60～L=6．9(：一h)(4)0+395．22)、出口明渠段(桩号0+

6、395．22～0+483．72)争(、／一)、／(5)及护坡段组成。进水口为岸塔式，采用有压泄流方式，出口消力池消能。校核水位弧门全开时，水工F，l=(6)X／gh,模型试验结果显示可下泄601m3／s。收稿日期：2012—01—192消力池设计作者简介：张岩(1981一)，男，河南南阳人，工程师，从事水消力池位于导流兼泄洪洞出口，用来消除导流兼电站设计工作．WaterPowerVoL38No．4困ZU1Z4月式中，d为池深；为水跃淹没度，取1．05；h为紊动能方程(方程)：池中发生临界水跃时的跃后水深；h为收缩断面水++等=去[【(l)J誓一8c9深；h为消力池出口下

7、游水深；△Z为消力池尾部出口水面跌落；Q为流量；为消力池出口段流速系紊动能耗散率方程(方程)：数，取0．95；L为消力池长度；为自由水跃的长鲁+等=击[【(l。)／等一}c【10，度；6、b为跃前跃后断面宽度；为收缩断面弗劳德数；V为收缩断面流速。G)(等+)⋯，根据经验公式计算，初拟消力池结构尺寸为：式中，i=1，2，3，为坐标，=，Y，}；U为速度，70mx8mX12m(长×深×宽)。对初拟的消力池结构{tti=，V，W}；J为矢量方向；P为密度；P为外部压尺寸通过水工模型试验进行验证优化．并增设辅助强；为运动粘度；G为由于平均速度梯