一种适合低水头的拱洞型消能工的数值研究.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第9期一种适合低水头的拱洞型消能工的数值研究张佳星，郑艳娜，孙文佳，詹坤(大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连116023)摘要：采用VOF(volumeoffluid)方法，模拟了低水头建筑物的泄水过程，通过慈溪龙山排涝出海闸工程实例对模型精确性进行校核，在此基础上提出一种新型拱洞型消能工，并与普遍采用的SAF(saintantonyfalls)型和原模型消能工的消能效果进行对比，结果表明，拱洞型消能工能进一步降低下泄水流的流速及水流深度，提高消能率，更有利于低水头建筑物的消能防冲。本文提出的拱洞型消能工，为低水头泄水建筑在选择消能防

2、冲设施时提供了更多的选择。关键词：低水头；三维数值模拟；消能防冲；拱洞型消能工doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．09．009中图分类号：TV66文献标识码：B文章编号：1000．0860(2016)09．0044．06Numericalstudyonarch-holeenergydissipaterforlowwater-headconditionZHANGJiaxing，ZHENGYanna，SUNWenjia，ZHANkun(SchoolofOceanandCivilEngineering，DalianOceanUniversity，Da

3、lian116023，Liaoning，China)Abstract：WiththemethodofVOF(volumeoffluid)，thedischargeprocessofthelowwater-headstructureissimulatedherein。andthentheaccuracyofthemodelischeckedthroushanactualengineeringc舾e——LDngsh明DrainageandCoastalSluiceinCixi．Onthebasisofthis，anewtypeofenergydissapaterisprop

4、osed，whichiscomparedwiththeenergydissipationeffectsoftheconventionaltypeofSAF(saintantonyfalls)andtheprototypeofstillingp001．TheresultshowsthatthevelocityanddepthofthedischargingflowCanbefurtherloweredbythenewtypeofenergydissipaterwiththeincreaseofthedissipationrate，whichismorefavorablef

5、orenergydissipationandanti-scourofthelowwater—headhydraulicstructure．Thenewtypeofenergydissipaterproposedhereinprovidesmorealternativeswhenselectingenergydissipationandanti--scourfacilityforthelowwater-headdis·-chargestructure．Keywords：lowwater-head；3·-Dnumericalsimulation；energydissipat

6、ionandanti-·scour；arch·holeenergydissipater1研究背景我国水利工程众多，其中主要以低水头水利工程为主。由于低水头建筑一般位于河流中下游流域地势较为平缓的地区，往往不能引起足够的重视，常常因为消能工不能消除绝大部分能量，至使下泄水流冲刷河床，冲毁岸坡，导致工程失事。因此提高消能工的消能效率是低佛氏数水跃消能防冲亟待解决的关键问题之一。目前国内外在处理低水头泄水消能时采用的消能防冲设施主要有USBR一1V型消力池、USBR—m型消力池、美国SAF型消力池、T型墩消力池等。唐文超‘11、史志鹏‘21、艾万政‘33等学者先后采用数值模拟

7、方法对多种消能设施的消能效果进行了研究。安刚‘4

8、、胡涛‘5

9、、江锋‘61等学者采用物理模型试验的收稿日期：2016-01-13基金项目：辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划(LJQ2012066)；辽宁省教育厅科研一般项目(L2014280)。作者简介：张佳星(1990一)，男，硕士研究生。WaterResourcesandHy卿m埘EngineeringV01．47No．9方法讨论消能工的组合方式等对消能效果的影响。本文基于拱网消能工的消能原理，提出一种新型拱洞消力池，在验证数值模型正确的基础上，对消力池水流流态、消能效果等进行研究，并