琴键堰不同堰高泄流特性的数值模拟.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第5期琴键堰不同堰高泄流特性的数值模拟李珊珊1，李国栋1，苗洲1，陈刚1，2(1．西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，陕西西安710048；2．安康学院，陕西安康725000)摘要：采用基于VOF自由面捕捉的全三维紊流数值模拟的方法，对琴键堰各个流量断面进行了泄流量的分析。通过比较五种不同堰高的琴键堰的泄流情况，分别从各个断面的流量所占的百分比、单宽流量和泄流效率等方面，得出了堰高对各断面的影响，从而得出了堰高越高泄流能力越强的结论，为今后的工程和研究提供参考。关键词：琴键堰；泄流能力；数值模

2、拟；堰高doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．05．015中图分类号：TVl32文献标识码：B文章编号：1000．0860(2016)05．0060-05Numericalsimulationstudyondischargecharacteristicsofpiano-keyweirwithvariousheightsLIShanshanl，LIGuodon91，MIAOZhoul，CHENGan91’2(1．StateKeyLaboratoryBaseofEco—HydraulicEngineeringinAridA

3、rea，XianUniversityofTechnology，Xian710048，Shaanxi，China；2．AnkangUniversity，Ankang725000，Shaanxi，China)Abstract：WiththemethodofVOFfree．surfacecapturing—basedfull3一Dnumeficalsimtdationofturbulence，thedischargesfromallthedischarge·sectionsofthepiano-keyweirareanalyzedherein．Th

4、roughthecomparisonamongthedischargesfromfivepiano-keyweirswithdifferentheights，theimpactsfromtheweirheightsOilallthedischarge—sectionsareobtainedfromtheas—pectsofthepercentagesofthedischargesfromallthesections，uinit-widthdischarges，dischargeefficieneies，etc，respective-ly，th

5、usitisconcludedthatthehighertheweirheightis，thestrongerthedischargecapcityistobe，andthenabasisislaidforthestudyandconstructionoftherelevantproject．Keywords：piano-keywie；dischargecapacity；numericalsimulation；weirheight1研究背景琴键堰[1J1是由法国Hydrocoop协会发明的，法国国家水力学与环境实验室对琴键堰开展了大量的研究，

6、并应用到法国电力公司的琴键堰项目上，印度理工学院喁j，瑞士洛桑联邦理工学院一1、比利时列日大学¨0

7、、阿尔及利亚Biska大学、美国犹他州立大学¨13也相继开展了有关琴键堰的研究。研究内容主要集中在泄流曲线，各几何参数对泄流能力的影响上，表明堰顶展开长度比，相对水头及进出口宽度比是影响泄流的主要因素，并试图给出泄流系数的拟合公式。法国大坝委员会名誉主席及法国Hydrocoop协会主席F．Lemprri色re先生2005年访问中国后，中国60水利水电科学研究院耿运生与孙双科¨引对这种堰型进行了试验研究。由于琴键堰的几何参数较多，流态很复杂，影响

8、其流量的参数较多，所以我们单从堰高的因素来对琴键堰的泄流能力进行分析研究，通过不同的溢流断面来进行更细致的分析，从而进一步分析其泄流状态，以得出琴键堰堰高对其泄流量的影响，提出改善琴键收稿日期：2015—08—13基金项目：中央财政支持地方高校发展专项资金项目(20130601)；国家重点实验室培育基地自主研究项目(ZZKT—1)；陕西省重点科技创新团队(2013KCT一15)。作者简介：李珊珊(1990一)，女，博士生研究生。WaterResourcesand14ydropowerEngineeringV01．47No．5堰泄流能力的建议。

9、2数学模型及边界条件考虑到琴键堰的流动特点，经分析认为可行化k—s模型比较合适，该模型是标准k一占模型的改进，在充分考虑应变张量场特性的基础上，引入了与曲率有关的内