斜立面臺階式溢洪道水力特性數(shù)值模擬.pdf

1、本文采用RNG k-ε雙方程紊流模型和VOF法相結(jié)合的方式，選取三組流量，兩種溢洪道坡度(1：1．428，1：0．839)，四種臺階體形，對斜立面臺階式溢洪道進行數(shù)值模擬，并與傳統(tǒng)臺階式溢洪道的水面線、速度場、壓強場、消能率等方面進行了比較，以此獲得斜立面臺階式溢洪道的水力特性。研究結(jié)果表明：
　　1、水流經(jīng)過堰頂?shù)竭_臺階段時水面有所降低，溢洪道水面線沿程光滑，說明水流流態(tài)穩(wěn)定，均屬于滑行水流，進入消力池后水面逐漸趨于平穩(wěn)。另外，

2、同一體形時，單寬流量越大，自由水面越高；同一單寬流量時，臺階的立面傾角越大，自由水面線越低。
　　2、臺階上的流速矢量由兩部分構(gòu)成，其中臺階外的流速矢量方向一致，呈直線型分布，臺階內(nèi)呈順時針橫軸漩渦分布。單寬流量越大，沿程流速越大，臺階的流速矢量越大：當臺階的立面傾角增大，沿程流速略微增大，臺階上的漩渦區(qū)域在水平和豎直方向都會減小。流速由水平臺階向自由水面變化，流速增加，速度梯度逐漸減小，在臺階的凹角流速最小，自由水面流速最大。同

3、一體形時，隨著流量增加，流速增大；同一流量時，隨著臺階立面傾角的減小，臺階上的流速在減小，臺階內(nèi)的流速變化隨之減小。
　　其次，研究沿水深方向的流速分布，隨著單寬流量的減小，水深方向上的流速也在減小；隨著立面傾角的增加，沿水深方向的流速增大。
　　3、在臺階內(nèi)總會出現(xiàn)一個高壓區(qū)和一個低壓區(qū)，且低壓區(qū)的壓強出現(xiàn)負值。臺階立面和水平面的壓強等值線都呈環(huán)形分布，立面上為低壓區(qū)，有負壓值出現(xiàn)，向外壓強逐漸增大，一直增加到正壓為止；水

4、平面上為高壓區(qū)(均為正壓)，向外壓強逐漸減小，與低壓區(qū)的變化趨勢恰好相反。因此，單寬流量減小，最大正壓值和最小負壓值同時減小，負壓的范圍減小；臺階的立面傾角增加，最小負壓值逐漸增加，負壓區(qū)范圍增大。
　　其次，研究了臺階立面和水平面上的壓強分布，流量增加，臺階立面的最小負壓值增加，凹角處的最大正壓值增加，同時水平面上的壓強增加；臺階的立面傾角增大，作用在臺階凹角處的最大正壓值增加，而立面上的最小負壓值減小，同時水平面上的最大正壓值