龙抬头式泄洪洞水力特性试验研究与数值模拟

摘要

为探索采用数值模拟研究龙抬头式泄洪洞水力特性的可行性,以黄河小浪底水利枢纽2~#龙抬头式泄洪洞作为研究对象,结合1∶40正态水工模型,利用RNG k-ε湍流模型,从泄流能力、洞顶余幅、断面流速、测压管水头、水流空化数、挑流射程及冲坑深度等方面对设计与校核两种洪水位条件下龙抬头式泄洪洞的水力特性进行了研究,并将模拟值与试验值进行对比。研究结果表明,模拟值与试验值吻合,利用数值模拟探究龙抬头式泄洪洞水力特性是可行的。泄洪洞洞内水流平稳,且洞顶余幅大于25%,即不存在明满流交替的不良流态。在校核洪水位时,流量系数模拟值与试验值都高于设计值,泄流能力能达到防洪设计要求。渥奇段和挑流段的水流空化数较小,有发生空蚀破坏的可能,需采取适当减蚀措施;高速流体在不平整的水工模型表面可能引起局部负压,应关注表面施工问题。研究所得成果可为泄洪洞设计、施工提供参考和理论依据。