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琴键堰(Piano Key Weirs)是本世纪初提出的一种新型迷宫堰，它将传统迷宫堰宫室向上下游倒悬，使其基座面积大幅减少，克服了传统迷宫堰的不足，不仅可以建造在一般的溢洪道上，还可以建造在混凝土重力坝上，甚至可以应用到拱坝上，极大地提高了其适用范围。由于琴键堰超强的泄流能力，因此逐渐成为解决大坝泄洪能力不足的一种有效方案。 本文对三种体型(TypeA、TypeB、TypeC)的琴键堰进行了物理模型试验研究，得到其过堰水流的流态、流速分布以及泄流量等水力特性，并对泄流能力进行了对比分析。由于物理试验本身具有局限性，诸如许多物理量的变化并不能直接观察出来，限制了对其复杂流动特性的认识。因此利用流体软件Fluent，采用标准k-ε湍流模型，结合VOF自由表面追踪法对物理试验的三种体型进行三维数值模拟研究，数值模拟与物理试验相结合来研究琴键堰的泄流特性。模拟得到的泄流量以及流态与试验结果吻合良好，从而也验证了数值模拟研究的可靠性。研究结果发现：低水头时琴键堰泄流能力几乎与溢流前缘的长度成正比，高水头时逐步下降。且TypeC的泄流能力明显优异于TypeB，主要归因于前者侧面溢流前缘超强的泄流能力。 堰高也是影响琴键堰泄流能力的一个重要几何参数，本文设置了五组不同堰高的琴键堰体型，通过数值模拟的方法研究堰高对琴键堰泄流能力的影响，结果发现随着堰高的增加，琴键堰的泄流能力也在逐渐提高，为了分析其内在原因，将琴键堰总泄流量分为出水口、进水口及侧向三个溢流前缘上的泄流量三部分，在相同堰上水头下，随着堰高的增加，进水口、出水口的泄流量变化不大，而侧面的泄流量在逐渐增加，因此总泄流量增大。 琴键堰的发展历史较短，且体型结构较为复杂，暂时还没有计算其泄流量大小的统一公式，本文对近几年来国内外发表的有关计算琴键堰泄流能力的公式进行了简单的归纳总结，使用这几家公式对TypeA的琴键堰泄流量或者泄流系数进行计算，然后将计算结果与物理试验得到的数据相比较，结果发现由水科院公式计算的结果与试验结果吻合度最高。