【摘 要】
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本研究采用国际上先进的紊流计算软件Fluent,选用水气两相流的VOF模型追踪模拟自由表面,采用RNGk-ε紊流模型对向家坝水电站消力池三维流场进行数值模拟.对计算成果进行了大
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本研究采用国际上先进的紊流计算软件Fluent,选用水气两相流的VOF模型追踪模拟自由表面,采用RNGk-ε紊流模型对向家坝水电站消力池三维流场进行数值模拟.对计算成果进行了大量仔细的分析,得到如下结论:1.数模计算结果与物模试验结果吻合良好,从而证实数模计算结果基本正确,是可信的.数模计算结果信息量庞大,全面反映了消力池的水力特性和消能过程,是物理模型的有力补充.2.各计算工况均在主射流上方形成稳定的表面旋滚,下方形成稳定的贯穿的横轴旋滚.原方案表孔单独泄洪时,面流形态较明显,主流扩散较慢,流态较差.3.各计算工况的泄槽及消力池各部位的壁面压力均为正压.消力池底板压力变化平缓,没有明显的冲击点.底板及侧壁压力在消力池首部有一低压区,其余部位基本为静水压力分布.4.高低坎体型使下泄水流分割为上下左右相互错开的多股多层射流,并在消力池内生成大小不一、形态各异的多个旋滚,从而使消能率显著提高.5.修改方案表孔单独泄洪的流态得到很大改善,消能率提高,消力池临底流速较原方案均有所增大,表中孔回流区长度较原方案减小.6.原方案与修改方案所计算的16个工况,仅修改方案的工况1与工况7在消力池底板上出现游离性的贯穿的立轴旋涡,其余均未见到明显的稳定的立轴旋涡.7.本研究仅对向家坝表、中孔出口高程进行了一种体型修改,今后应进一步优化表、中孔出口底高程及高差,表、中孔出口俯角等体型参数,继续深入研究多股多层水平淹没射流的消能机理.8.多股多层水平淹没射流消能是一种环保型的消能方式,特别适用于高水头、大单宽流量,尤其适用于对航运和环境有特殊要求的大中型水利工程,具有较好的推广应用前景.
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