高水頭泄洪隧洞水力特性試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、泄洪隧洞是水利水電工程中常見(jiàn)的泄水建筑物型式之一。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)很多由于泄洪洞體型設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致泄水建筑發(fā)生破壞的案例,因此對(duì)泄洪隧洞水力特性的研究具有重要的意義。本文利用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法,結(jié)合新疆某水電站深孔和表孔泄洪洞,對(duì)泄水建筑物水力特性進(jìn)行研究,提出通過(guò)增加摻氣設(shè)施以達(dá)到減蝕的目的,并優(yōu)化摻氣設(shè)施體型。從水力特性和摻氣特性?xún)蓚€(gè)方面,論證了最優(yōu)方案的合理性。主要研究?jī)?nèi)容包含以下方面:
　　(1)利用大比尺水工模型進(jìn)行不同

2、工況下的泄洪洞過(guò)流試驗(yàn),確定深孔泄洪洞渥奇段和反弧段空化數(shù)較小極易發(fā)生空化空蝕破壞,需要通過(guò)修改泄洪洞體型或者增加摻氣設(shè)施加以?xún)?yōu)化;表孔溢洪洞斜坡段摻氣坎后底空腔回水較為嚴(yán)重,需要對(duì)摻氣設(shè)施的體型和尺寸進(jìn)行優(yōu)化。
　　(2)采用RNG k-ε模型模擬紊流,利用VOF法追蹤自由水面,對(duì)設(shè)置摻氣設(shè)施前后共三種方案的深孔龍?zhí)ь^段泄洪洞進(jìn)行數(shù)值模擬,將數(shù)值計(jì)算與模型試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,證明數(shù)值方法的可靠合理性;并對(duì)摻氣設(shè)施體型比較,

3、認(rèn)為側(cè)向折流器加跌坎方案更優(yōu),能夠產(chǎn)生穩(wěn)定、足夠長(zhǎng)的底空腔長(zhǎng)度保護(hù)下游。
　　(3)對(duì)摻氣水流進(jìn)行研究,采用前人試驗(yàn)研究成果對(duì)本文的摻氣模型進(jìn)行驗(yàn)證。然后再利用該摻氣模型對(duì)深孔龍?zhí)ь^段設(shè)置摻氣設(shè)施的兩種方案進(jìn)行具體摻氣效果的對(duì)比分析,以及對(duì)表孔泄洪洞斜坡段上摻氣坎選型進(jìn)行研究。
　　(4)在表孔泄洪洞斜坡段摻氣坎選型中,提出挑坎加折流坎組合、凸型差動(dòng)挑坎加折流坎組合以及凸型差動(dòng)挑坎加組合折流坎三種類(lèi)型摻氣方案。根據(jù)模型試驗(yàn)和