基于流体体积函数法的阶梯溢洪道消能研究

发布时间：2024-03-20 03:17

　　以新疆省某水利工程的溢洪道为对象建立了光滑溢洪道和阶梯溢洪道模型,在FLUENT软件的支持下运用k-ε湍流模型和流体体积函数法来计算泄水的流态、流速和相对消能率的变化。结果表明:水库泄水流经阶梯溢洪道后流速明显降低,与光滑溢洪道相比,其相对消能率最高达到66.7%,工程中采用阶梯溢洪道能有效缩短消力池的施工量,减少施工周期,降低工程造价。

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【部分图文】：

图1光滑溢洪道和阶梯溢洪道模型示意图

本文以新疆某水利设施的溢洪道为对象建立模型，如图1所示，原结构为光滑溢洪道，将光滑溢洪道的溢流段由光滑表面替换为阶梯段后得到阶梯溢洪道模型，阶梯尺寸为1.0m×1.8m，同时将光滑溢洪道消力池的长度由120m缩短至60m。设计流量为440m3/s，其结构主要由四部分组成....

图2光滑溢洪道和阶梯溢洪道α值云图

流体的压缩系数α表示的是流体压缩体积与原体积的比值，α值越大，流体的受压缩程度越高、运动越剧烈、流线越紊乱，通过值的大小就能定量了解消力池对泄水的阻碍和消能效果。655.0m3/s入流流量下阶梯溢洪道和光滑溢洪道流态的云图见图2。图2光滑溢洪道和阶梯溢洪道α值云图

图2光滑溢洪道和阶梯溢洪道α值云图

图2光滑溢洪道和阶梯溢洪道α值云图由图2可知，两个溢洪道的控制段、缓流段和溢流段的流态基本一致，这三段的泄水流态分为两层，表层水流值约等于零，底层值接近1，阶梯对泄水的干扰作用并未明显体现在溢流段。泄水在阶梯内产生了剧烈翻滚、扰动，阶梯增加了泄水的掺气率，还耗散了泄水的机械能，结....

图3溢洪道测点分布

为对比阶梯溢洪道对泄水流速的影响，需要选择若干测点并输出测点的流速，由图2可知模型控制段、缓流段及溢流段的流态平稳，流速在时间上能保持恒定，而消力池的流态复杂，池内泄水流速变化迅速，所以在前三段采集了10个测点，测点间距约为20m，不在消力池采集测点。从图4可以看出，光滑溢洪道....

本文编号：3932878