消力池多股多層水平淹沒射流三維數(shù)值模擬及消能研究.pdf

1、本研究采用國際上先進的紊流計算軟件Fluent,選用水氣兩相流的VOF模型追蹤模擬自由表面,采用RNGk-ε紊流模型對向家壩水電站消力池三維流場進行數(shù)值模擬.對計算成果進行了大量仔細的分析,得到如下結論:1.數(shù)模計算結果與物模試驗結果吻合良好,從而證實數(shù)模計算結果基本正確,是可信的.數(shù)模計算結果信息量龐大,全面反映了消力池的水力特性和消能過程,是物理模型的有力補充.2.各計算工況均在主射流上方形成穩(wěn)定的表面旋滾,下方形成穩(wěn)定的貫穿的橫軸

2、旋滾.原方案表孔單獨泄洪時,面流形態(tài)較明顯,主流擴散較慢,流態(tài)較差.3.各計算工況的泄槽及消力池各部位的壁面壓力均為正壓.消力池底板壓力變化平緩,沒有明顯的沖擊點.底板及側(cè)壁壓力在消力池首部有一低壓區(qū),其余部位基本為靜水壓力分布.4.高低坎體型使下泄水流分割為上下左右相互錯開的多股多層射流,并在消力池內(nèi)生成大小不一、形態(tài)各異的多個旋滾,從而使消能率顯著提高.5.修改方案表孔單獨泄洪的流態(tài)得到很大改善,消能率提高,消力池臨底流速較原方案均

3、有所增大,表中孔回流區(qū)長度較原方案減小.6.原方案與修改方案所計算的16個工況,僅修改方案的工況1與工況7在消力池底板上出現(xiàn)游離性的貫穿的立軸旋渦,其余均未見到明顯的穩(wěn)定的立軸旋渦.7.本研究僅對向家壩表、中孔出口高程進行了一種體型修改,今后應進一步優(yōu)化表、中孔出口底高程及高差,表、中孔出口俯角等體型參數(shù),繼續(xù)深入研究多股多層水平淹沒射流的消能機理.8.多股多層水平淹沒射流消能是一種環(huán)保型的消能方式,特別適用于高水頭、大單寬流量,尤其適