帶中坎消力池水力特性數(shù)值模擬.pdf

1、隨著紊流理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬在水利工程中的應(yīng)用越來越廣泛，發(fā)揮的作用也愈加明顯，成為研究水力學(xué)的一個(gè)重要手段。本文采用k-ε紊流模型，建立三維數(shù)值模擬，模擬閘孔泄水的整個(gè)過程：
　　 (1)以斑竹園水電站為背景，在消力池中加設(shè)中坎，提出中坎消力池，建立中坎消力池的三維模型。計(jì)算得到縱剖面流速矢量圖、表流等值線圖、紊動(dòng)能分布圖和紊動(dòng)能耗散率分布圖，來分析中坎消力池內(nèi)流場的流態(tài)并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值進(jìn)行了對比驗(yàn)證；

2、r>　　 (2)論文通過數(shù)值模擬計(jì)算并對中坎消力池內(nèi)流態(tài)等因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為中坎消力池內(nèi)的水流流態(tài)與來流的流量、中坎位置、中坎高度、尾坎高度及海漫長度等反映淹沒撞擊射流基本參數(shù)有關(guān)。消力池中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)可表示為主射流區(qū)+旋滾區(qū)的混合結(jié)構(gòu)，主射流區(qū)與各旋渦區(qū)之間交界區(qū)是一層強(qiáng)紊動(dòng)剪切區(qū)，主流在該區(qū)域通過強(qiáng)烈的紊動(dòng)剪切和擴(kuò)散作用以耗散其機(jī)械能。該區(qū)域是消散機(jī)械能的主區(qū)域。交界面區(qū)域所消散的射流動(dòng)能，一部分傳遞給紊流，用以生成紊動(dòng)渦體，維持

3、紊流脈動(dòng)和紊動(dòng)耗散；一部分傳遞給漩渦區(qū)，維持這些漩渦取的轉(zhuǎn)動(dòng)。主射流區(qū)機(jī)械能的傳遞、再分配和消散過程中，紊流脈動(dòng)所需要的能量最多，其次是漩渦所需的能量。上述證明了中坎有利于能量的耗散，從理論上也驗(yàn)證了中坎消力池消散能量效果好的特點(diǎn)；
　　 (3)本文對消能特性進(jìn)行了深入的研究和分析，得出本文取值范圍內(nèi)，中坎段消能率與堰頂?shù)牟煌髁筷P(guān)系性不大；當(dāng)中坎的高度為溢流壩高度的3/4時(shí)，中坎消能率較好；中坎位置置于消力池內(nèi)2/3處，消能效