修圆角形过渡阶梯对阶梯溢流坝消能特性的影响

摘要

本文以阿海水电站的阶梯溢流坝为原型,应用水气两相流VOF计算方法以及三维RNG k-ε紊流模型,采用PISO耦合的算法计算速度、压力,利用几何重建格式迭代求解非恒定流,对过渡阶梯段的圆角半径R为0.188m、0.219m、0.250m时的修圆角形过渡阶梯进行数值模拟。主要针对阶梯溢流坝的压力场、紊动动能等水力特性进行研究,分析修圆角形阶梯的圆角半径对阶梯溢流坝面消能的规律。模拟结果表明,修圆角形阶梯的半径越大,在阶梯溢流坝面产生的时均压强越小,紊动动能越大,消能效果越好。圆角半径为0.250m时的修圆角形过渡阶梯在阶梯溢流坝面上的时均压强最小,为112.985kPa,紊动动能最大,为9.090m ^(2)/s ^(2)。