不同閘門開度下突擴突跌段水力特性的數值模擬研究.pdf

1、對于泄水建筑物而言，高速水流下泄過程中建筑物表面產生的空化空蝕問題一直是水工建筑物運行過程中面臨的難題之一。通過向水流摻氣減蝕是目前工程中最常用的措施之一。突擴突跌體型可以同時有效解決水流摻氣和高水頭閘門止水的問題，由于不同的運行要求，閘門在局開工況下運行是極其常見的情況。隨著運行工況的改變，水流的水力特性也產生很大的變化，可能會對建筑物的運行造成不利的影響，甚至引起建筑物的損壞。因此了解閘門局開和啟閉工況下水流水力特性的變化規(guī)律，對于

2、選擇合適的運行方式，防止產生激流振動，空化空蝕等不利現象，確保建筑物的安全運行有著至關重要的意義。
　　本文在總結前人的基礎上，結合九甸峽水利樞紐左岸溢洪洞模型采用三維數值模擬的方法對突擴突跌體型下不同閘門開度時產生的水氣兩相流進行了整體的數值模擬計算，獲得了多種工況下不同閘門開度時其水流的精確流場信息，通過分析得到水流底、側空腔特性，流速特性，壓力特性等水力要素隨閘門開度的變化規(guī)律;通過對閘門啟閉過程的二維數值模擬得到了啟閉過程

3、中水流的變化規(guī)律，主要的研究內容和成果有:
　　(1)通過合理的網格劃分和參數設置，對典型工況的計算結果與實驗對比分析，充分驗證了模型的準確性和計算參數的合理性;成功得到了閘門開度為1.0、0.75、0.5、0.4和0.3五種局開工況下其水流特性。
　　(2)對空腔特性的分析可知，底空腔和側空腔長度的變化都是隨閘門開度增加而先減小而后增大，其中開度為0.75時為其長度變化的一個拐點，底空腔和側空腔在所有的工況中都能相互貫通形

4、成穩(wěn)定的供氣通道;對其水翅特性的分析可知，水翅形成的主因是水流流速大小與水流與壁面的沖擊夾角共同作用產生的，且后者是決定水翅大小的主因。從水流形態(tài)角度來看閘門開度為0.75是流態(tài)最為惡化的閘門開度。
　　(3)通過對不同工況的水力要素分析得出，其流量特征為:當閘門開度小于0.75時呈現出近似線性變化，開度大于0.75時呈現非線性變化;底板和側墻的壓力分析可知，在各種工況下沒有出現明顯的負壓現象，也說明了改體型設計上是十分合理的。<