收縮擴散與底流復合消力池的試驗研究與數(shù)值模擬.pdf

1、在水利工程中,大單寬流量、低Fr引起的振蕩水躍一直是比較棘手的問題。本文依托蘇洼龍水電站工程,就右岸泄洪洞原消力池出現(xiàn)的大單寬流量、低Fr引起的不穩(wěn)定振蕩流態(tài),進行體型優(yōu)化試驗研究,最終提出了收縮擴散與底流復合消能的消力池體型,并結(jié)合數(shù)值模擬的方法,對該類消力池的水流流態(tài)變化特征與水力特性分布進行研究,主要結(jié)論有:
　　(l)優(yōu)化后的消力池體型為在原窄深底流消力池進口前設置Y型收縮墩后的復合型消力池,在不同來流條件或不同尾坎高度下

2、,消力池會出現(xiàn)三種基本流態(tài):自由射流流態(tài)、淹沒射流與略淹沒底流復合流態(tài)以及淹沒射流與過淹沒底流復合流態(tài)。當消力池內(nèi)水流呈現(xiàn)淹沒射流與略淹沒底流復合流態(tài)時,池內(nèi)水流較穩(wěn)定,波動較小,為較優(yōu)流態(tài);
　　(2)本文采用RNGk-g紊流模型,結(jié)合VOF方法捕捉蜜由水面,最終實現(xiàn)了收縮擴散與底流復合消力池的流態(tài)特征與水力特性的數(shù)值模擬。結(jié)果表明,數(shù)值模擬成果與水工模型試驗結(jié)果吻合較好;
　　(3)與常規(guī)消力池水力特性的二元分布不同,設

3、置Y型收縮墩后,消力池內(nèi)的壓強和流速分布表現(xiàn)出非對稱的三元特性,消力池中前部水流紊動劇烈,三元特性明顯,而消力池后部水流趨于均勻,分布呈二元特征;
　　(4)消為池射流(包括收縮射流與擴散射流)與兩側(cè)漩滾水流及表面漩滾水流強烈剪切并劇烈紊動,紊動能與耗散率較大,能量損失較大,表明射流與漩滾水流之間的紊動剪切是弓l起能量損失的重要因素,其中,射流與兩側(cè)漩滾的剪切素動強于與表面漩滾的剪切紊動,紊動最劇烈的斷面位于距池首15m斷面,紊動