有坎式臺階溢流壩水力特性研究.pdf

1、本文建立了有坎式臺階溢流壩模型,采用結構和非結構網(wǎng)格相結合方式對計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分,并通過RNGk-ε雙方程紊流模型與VOF模型相結合的方法,對有坎式臺階溢流壩各體形進行數(shù)值模擬,并與傳統(tǒng)臺階的水面線、臺階摻氣、速度場、壓強場、紊動能、紊動耗散率以及消能率等方面進行了比較。研究結果表明:
　　1、在溢流壩等高臺階段水平臺階末端設置矩形坎后,對其水深產(chǎn)生一定的影響。當下瀉單寬流量相同時,隨著坎高Hk的增加,臺階段水深與不設坎情況相

2、比增加約1倍坎高。堰頂曲線段和過渡臺階段水深與等高臺階段是否設坎無關。
　　2、非摻氣斜面長度 Li隨著單寬流量q的增加而增加,隨坎高 Hk的增加而減小;臺階內摻氣濃度隨單寬流量增加而減小,隨著坎高Hk的增加而增加。
　　3、隨著坎高Hk增加,臺階內漩渦尺寸增大,漩渦速度增加;坎高Hk對假想底層以外水流無明顯影響;隨坎高Hk增加,臺階段各斷面平均流速沿程先增大后趨于穩(wěn)定,且單寬流量越小越早趨于穩(wěn)定。
　　4、各臺階水平

3、面上的壓強隨著單寬流量的增加而增大,最大壓強在距臺階垂直面6/7倍臺階水平面長處,最小壓強出現(xiàn)在臺階凸角處;隨著單寬流量的增加,臺階垂直面上最大負壓的絕對值增大,出現(xiàn)在距坎頂10cm左右;隨著坎高 Hk增加,臺階垂直面的負壓區(qū)向坎頂部移動,且負壓范圍和最大負壓隨之減小。臺階水平面的最大壓強隨坎高Hk增加而減小。
　　5、溢流壩壩面紊動能k和紊動耗散率ε沿程先增大后趨于穩(wěn)定,且單寬流量越小就越早趨于穩(wěn)定。當單寬流量較小時,坎高Hk增