溢洪道彎道水流的模型試驗及數值模擬研究.pdf

1、溢洪道作為一種泄水建筑物普遍存在于水利樞紐工程中，常因地質、地形、工程結構、樞紐整體布置等條件的限制，溢洪道陡槽在平面上設計成圓弧型彎道的形式。由于慣性離心力和大坡降的共同作用，彎道水流橫向水面高差顯著，流速分布不均，加上急流沖擊波的影響，水流水力特性極為復雜。隨著水利水電事業(yè)的發(fā)展，溢洪道彎道工程實例逐年增多，但針對它的研究還不多，溢洪道彎道水流研究的深度和廣度還不能滿足工程實踐的要求，尤其是對溢洪道彎道三維數值模擬研究尚屬少見。因而

2、開展溢洪道陡槽彎道水力特性的研究既具有現實意義又具有理論意義。 通過結合實際工程實例，采用物理模型試驗與紊流數值模擬相結合的方法，對溢洪道陡槽彎道水流的水力特性進行研究。主要內容和成果有： (1)試驗觀測了溢洪道彎道在下泄一千年一遇、一百年一遇、五十年一遇流量洪水三種工況下左右岸邊墻的水面線、斷面流速、水面超高、邊墻和底板壓力等水力學參數； (2)采用RNGk-ε雙方程紊流模型，VOF(Volume of Flu

3、id)法追蹤自由水面，笛卡爾網格與部分面積體積障礙模擬法方法處理復雜幾何邊界，對溢洪道陡槽彎道水流進行了三維流場的紊流數值模擬研究。通過數值模擬計算，得到不同水力條件下溢洪道彎道的自由水面線、壓力分布以及流速場等水力參數；并將計算結果與模型試驗結果進行對比分析，結果表明兩者吻合較好。 (3)根據物理模型試驗數據，考慮工程實際，提出彎曲導流墻法的優(yōu)化方案改善彎道水流流態(tài)，并進行三維水流紊流數值模擬，計算結果表明優(yōu)化方案可行，其為工