消涡梁对立轴旋涡三维水流结构的影响研究

摘要

进水口前立轴漩涡会对水工建筑物产生不同程度的危害,需采取工程措施消除漩涡.采用三维数值模拟,基于RNGκ-ε紊流模型和VOF模型,成功模拟出稳定的立轴漩涡,并研究了不同尺寸的消涡梁对吸气漩涡水流结构的影响.模拟结果表明:消涡梁的设置改变了漩涡发生区域的切向速度、径向速度和轴向速度,减小表层水体的涡量,阻断底部螺旋流的向上发展,可以有效消除漩涡并改善进水口前水流流态;消涡梁上方各向流速随消涡梁增大而减小,在底部出水孔处各向流速没有显著变化,消涡梁下方切向流速呈现随消涡梁增大而增大的趋势.为保证消涡效果,并避免局部切向流速过大,建议消涡梁尺寸取漩涡直径的2倍.