【摘 要】
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安全泄洪是水利工程领域枢纽布置设计中备受关注的话题,泄洪消能设施在大坝建造中占据着重要地位。为研究红岩河水库右岸泄水建筑物的泄流能力、水力特性及下游冲刷等问题,本
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安全泄洪是水利工程领域枢纽布置设计中备受关注的话题,泄洪消能设施在大坝建造中占据着重要地位。为研究红岩河水库右岸泄水建筑物的泄流能力、水力特性及下游冲刷等问题,本文针对三种不同体型挑坎进行物理模型试验得到的参数对工程原型进行了数值模拟研究,论文的主要研究结论如下:(1)运行期100年一遇洪水流量试验下泄流量比设计下泄流量降低0.81%;运行期2000年一遇洪水流量试验下泄流量比设计下泄流量降低0.89%。流量率定结果说明泄流能力基本满足要求。(2)观察了进水口段和洞身段水流流态。进水口段有吸气漩涡产生,从控制断面流出的水流偶尔有击打弧门铰座,同时击打方变圆的顶板,显示弧门铰座安装高程稍显偏低,方变圆顶板也稍显偏低,建议设计做适当的调整;水流从渐变段流入洞身段,在渐变段水面稍有降低,洞内水深沿程增加,洞内出口断面水深最大,各个水位时洞内均以明渠流动形式流动;各工况下进水口和洞身段压强均为正值,体型设计合理。(3)分别观察了斜挑坎、差动坎、扭曲坎三种不同挑坎以及各个工况下的出口挑坎段水流流态。其中斜挑坎和差动坎存在起挑水流严重冲刷右岸岸坡河堤,不能归河问题的不良流态现象;扭曲坎有效阻止了水流对右岸岸坡的冲刷破坏,挑射水流产生的回流冲刷不会影响到坝脚的安全,同时水流顺利归河。(4)试验分别对出口弯道扭曲型挑流鼻坎段做了两种情况的下游冲刷试验,一种是不加挑坎砌角试验,另外一种是加挑坎砌角试验。随着泄流量的增大,护坦末端的冲深和右岸开挖岸坡的冲深增大,设计应演算右岸开挖岸坡最深部位边坡的稳定性,同时右岸开挖岸坡需做适当的防护。(5)在红岩河水库工程问题上,利用FLUENT软件对扭曲型挑坎进行了水气两相流三维数值模拟,对数值模拟结果与水工模型试验结果进行对比分析,两者吻合较好,验证了标准k-ε湍流模型及水气两相流VOF法的可靠性、合理性。
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