宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究.pdf

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1、第36卷第8期人民黄河Vo1．36．NO．82014年8月YELLOWRIVERAug．，2014【工程勘测设计】宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究田艳，张根广，秦子鹏(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：为探究宽尾墩跌坎消力池消能机理及其水力特性，采用RNGK—s湍流模型结合VOF两相流数值模拟方法，对宽尾墩联合平底消力池、无宽尾墩平底消力池和宽尾墩跌坎消力池三种方案进行了模拟研究，对比分析了这三种方案的流态及水面线、I临底流速、压强分布。结果表明：宽尾墩跌坎消力池表现出掺气充分，水流紊动剧烈，临底流速小。压强小且分布均匀

2、等特点。关键词：数值模拟；跌坎消力池；宽尾墩；水力特性中图分类号：TV135．2文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000-1379．2014．08．035HydraulicPerformancesofStillingBasinswithStep-DownFloorCombinedwithFlaringGatePierbyNumericalSimulationTIANYan，ZHANGGen—guang，QINZi—peng(CollegeofWaterResourcesandArchitecturalEngineering，North

3、westAgricultureandForestryUniversity，Yangling712100，China)Abstract：Three—dimensionalRNG—FturbulencemodelwithVOFmethodwasusedtostudythestillingbasinswithstep—downfloorcombinedwithflaringgatepierandothertwocomparativeschemesofstillingbasinandstillingbasincombinedwithflaringgatepier

4、．Watersurfaceprofile，velocityfieldandpressuredistributiononthestillingbasinfloorwereobtained．Theresultsshowthatthestillingbasinswithstep—downfloorcon·binedwithflaringgatepierhasbetterhydraulicperformancessuchasmoresuficientlydiffusedandaeratedinalldirections，moreturbulentflow，sma

5、llervelocityatthebottomofthestillingbasin，smallerpressureandmoreevendistributiononthestillingbasinfloor．Keywords：numericalsimulation；stillingbasinwithstep-downfloor；flaringgatepier；hydraulicperformances在现有水利工程中，坝体下游消能方式主要有底流消能、性。挑流消能、面流消能和消力戽消能。底流消能作为一种常规消文献[1，9]通过物理模型试验研究了宽尾墩跌坎消

6、力池的能方式，通过水跃产生表面旋滚和强烈的紊动以达到消能目水流流态、临底流速、底板时均压强和底板冲击压强。为进一的，具有流态稳定、对地质条件和尾水水位变化适应性较强、能步研究跌坎消力池的水力特性，笔者以某水电工程为研究对够适应高中低水头、消能效果好和泄洪雾化轻微等优点。但对象，采用RNG，c—湍流模型分别对宽尾墩联合平底消力池消高水头、大单宽流量泄水枢纽采用这种方式消能时，存在消力能工、无宽尾墩平底消力池消能工及宽尾墩跌坎消力池三种方池内临底流速大、底板稳定性差等问题。跌坎型底流消能工是案进行了三维数值模拟，分析比较了计算结果，以期为优化消在传统底流消能

7、工基础上的改进体，跌坎型消力池能有效解决力池结构设计和改善消力池消能效率等提供借鉴。底流消能临底流速大、消力池底板稳定性差等难题1J。将宽尾墩与跌坎消力池相结合，过堰水流经宽尾墩被分为两部分，1计算原理部分水流经下部开口沿坝面下泄，上部水流经宽尾墩横向收以RNGK一8湍流模型来封闭Reynolds方程，该紊流模型缩，在空中形成纵向拉开的水舌，传统的二元水跃转变为三元能更好地模拟流线弯曲程度较大的水流流动，其连续性方程为水跃，水流掺气量增加，在消力池中紊动剧烈，进而提高了消能效率，降低了临底流速J。粤at+d：0(1)近年来，随着计算机技术和计算流体力学理

8、论的快速发动量方程为展，数值模拟技术以其能在短时间内实现多方案变换，并获得收稿日