泄洪閘首級跌坎消力池水力特性的試驗研究與數(shù)值模擬分析.pdf

1、中圖分類號：UDC：工學碩士學位論文泄洪閘首級跌坎消力池水力特性的試驗研究與數(shù)值模擬分析碩士研究生：何文浩導師：陸偉剛副教授專業(yè)：水工結構工程揚州大學二。一二年六月何文沽泄洪閘首級跌坎消力池水力特性的試驗研究與數(shù)值模擬分析摘要底流消能實質(zhì)是水躍消能，水躍是水流從急流狀態(tài)過渡到緩流狀態(tài)時水面突然躍起的局部水力現(xiàn)象。當水躍發(fā)生時，水躍區(qū)水流可分為兩部分，一部分是急流沖入緩流所激起的表面旋流，叫做表面漩滾；另一部分是表面漩滾下面的主流，流速由

2、快到慢，水深由小變大。在主流與表面漩滾交界區(qū)流速梯度很大，紊動摻混極為強烈，兩者之間不斷進行能量交換。發(fā)生水躍的突變過程中，水流內(nèi)部產(chǎn)生強烈摩擦、摻混作用，消耗大量動能。跌坎消力池是在消力池入口處向下開挖一定深度形成跌坎，入池水流在池首呈射流狀態(tài)進入池內(nèi)，水舌下方一定范圍內(nèi)形成反向旋滾，主流與底板間存在一定厚度的“水墊”，因而降低了水力學指標。本文主要研究的內(nèi)容如下：首先，本論文以沙河水庫泄洪閘消能防沖問題為具體研究對象，在實驗室建立幾

3、何比尺為1：20的水工整體模型，通過模型試驗，測定不同工況下跌坎消力池內(nèi)水流流速、底板壓力。其次，通過對不同跌坎消力池消能布置方案的消能效果進行模型試驗驗證與調(diào)整、優(yōu)化研究，為該泄洪閘的消能防沖問題的解決提出一種可供選擇的理想的消能布置方案；最后，針對實驗觀察難以獲得詳細的各項水力參數(shù)的問題，采用RNG尼一占紊流模型結合自由而追蹤的VOF方法對跌坎消力池內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬，獲得了水流形態(tài)、流速分布和壓力場分布特性。對比三種不同方案消