不同閘門開度下突擴突跌段水力特性的數(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生激流振動，空化空蝕等不利現(xiàn)象，確保建筑物的安全運行有著至關(guān)重要的意義。
　　本文在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上，結(jié)合九甸峽水利樞紐左岸溢洪洞模型采用三維數(shù)值模擬的方法對突擴突跌體型下不同閘門開度時產(chǎn)生的水氣兩相流進(jìn)行了整體的數(shù)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(cè)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(shù)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(nèi)容和成果有:
　　(1)通過合理的網(wǎng)格劃分和參數(shù)設(shè)置，對典型工況的計算結(jié)果與實驗對比分析，充分驗證了模型的準(zhǔn)確性和計算參數(shù)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(cè)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(cè)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(chǎn)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(dāng)閘門開度小于0.75時呈現(xiàn)出近似線性變化，開度大于0.75時呈現(xiàn)非線性變化;底板和側(cè)墻的壓力分析可知，在各種工況下沒有出現(xiàn)明顯的負(fù)壓現(xiàn)象，也說明了改體型設(shè)計上是十分合理的。<