高拱坝坝身泄洪及表孔体型优化数值模拟

摘要

泄洪消能技术是高坝水库水力学问题研究的重点。基于Flow-3D软件建立了高拱坝坝身泄洪的三维数值模型,通过有限体积法求解雷诺平均的N-S方程(RANS),湍流模型采用RNG k-ε模型,并通过VOF方法追踪自由液面。通过数值模拟高拱坝表孔、中孔联合泄洪,与物理模型试验数据进行对比,验证了数值结果的准确性。进一步调整表孔出口体型,研究其对坝身泄洪的影响,结果表明:边表孔采用俯角出流方案比平角出流更有利于水垫塘的安全,且随着边表孔俯角的增大,表中孔水舌交汇角增大,空中消能效果提升,下游水位沿程上升减慢。研究成果可为高拱坝泄洪消能设计优化提供参考。