正槽式溢洪道水流特性的试验研究及数值模拟

摘要

随着各个地方大坝的兴建，泄洪建筑物溢洪道的泄流流量越来越大，对溢洪道的设计要求也越来越高，对于带闸门式的溢洪道，因其在现有实际工程中应用较少，故研究带闸门式溢洪道水流特性具有重大的现实意义。针对新疆克孜加尔水利枢纽工程采用理论和实践相结合的方法，对溢洪道的水流特性如：水面线、压强分布规律、流速分布、流态等，采用紊流数值模拟、模型试验进行了研究，主要成果归纳如下：
　　 1、对溢洪道进行了试验研究，通过模型试验获得泄槽和挑流鼻坎的水面线、压力、流速及控制断面的流速分布。对不同方案的水力学性能作出评价，并提出修改改善措施。
　　 2、由于溢洪道控制段的闸墩的作用，水流受到一定程度的影响，对下游的折冲水流的水面线具有加强作用。
　　 3、针对新疆克孜加尔水利枢纽工程溢洪道原设计方案建立数学模型，并对设计和校核两种工况进行数值模拟计算，与试验结果进行对比分析，结果吻合良好，说明溢洪道数值模拟具有正确性和可靠性。
　　 4、利用非恒定流k-ε模型和追踪自由表面的VOF法，对溢洪道泄槽水流进行了三维流场的紊流数值模拟研究，通过数值模拟计算，得到了溢洪道泄槽的自由水面线、压力分布以及流场等，为模型试验提供了更精确的数据。
　　 5、采用试验和计算相结合的方法，为溢洪道的结构优化计算分析提供了可能的优化设计方向和结果，得到的研究成果可供相似工程设计和运行参考。