泄洪閘首級(jí)跌坎消力池水力特性的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析.pdf

1、中圖分類號(hào)：UDC：工學(xué)碩士學(xué)位論文泄洪閘首級(jí)跌坎消力池水力特性的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析碩士研究生：何文浩導(dǎo)師：陸偉剛副教授專業(yè)：水工結(jié)構(gòu)工程揚(yáng)州大學(xué)二。一二年六月何文沽泄洪閘首級(jí)跌坎消力池水力特性的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析摘要底流消能實(shí)質(zhì)是水躍消能，水躍是水流從急流狀態(tài)過(guò)渡到緩流狀態(tài)時(shí)水面突然躍起的局部水力現(xiàn)象。當(dāng)水躍發(fā)生時(shí)，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(dòng)摻混極為強(qiáng)烈，兩者之間不斷進(jìn)行能量交換。發(fā)生水躍的突變過(guò)程中，水流內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦、摻混作用，消耗大量動(dòng)能。跌坎消力池是在消力池入口處向下開(kāi)挖一定深度形成跌坎，入池水流在池首呈射流狀態(tài)進(jìn)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(xué)指標(biāo)。本文主要研究的內(nèi)容如下：首先，本論文以沙河水庫(kù)泄洪閘消能防沖問(wèn)題為具體研究對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)室建立幾

3、何比尺為1：20的水工整體模型，通過(guò)模型試驗(yàn)，測(cè)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(guò)對(duì)不同跌坎消力池消能布置方案的消能效果進(jìn)行模型試驗(yàn)驗(yàn)證與調(diào)整、優(yōu)化研究，為該泄洪閘的消能防沖問(wèn)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(duì)實(shí)驗(yàn)觀察難以獲得詳細(xì)的各項(xiàng)水力參數(shù)的問(wèn)題，采用RNG尼一占紊流模型結(jié)合自由而追蹤的VOF方法對(duì)跌坎消力池內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了水流形態(tài)、流速分布和壓力場(chǎng)分布特性。對(duì)比三種不同方案消