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向家坝水电站是金沙江下游水电生产基地最后一级水电站,电站施工人员及当地群众反映向家坝水电站于2012年10月12日中孔泄洪时,中控室声振、下游建筑物云天化幼儿园楼道里门体和窗户有连续晃动响声,当中孔无下泄流量,振动基本消失。因此研究闸门泄流对消力池脉动压强分析,可以为向家坝泄洪推荐闸门运行管理方式提供一定依据,对经济发展,环境的保护具有极其深远的意义。本文主要是以向家坝消力池为研究对象,以监测实际数据为基础,率定合理的数学模型,通过用 Fluent软件计算,模拟向家坝不同泄流泄洪情况下消力池脉动压强特性。 本研究主要内容包括:⑴中孔泄流,总泄流量为4825m3/s,左池泄量为3002m3/s,右池泄量为1823m3/s。左消力池各测点压力过程线和脉动压力过程线。消力池底板处0+135m水流压力范围为250kPa~330kP,脉动压力范围为-50kPa~49kPa。消力池底板处0+161m,水流压力范围为210kPa~320kPa,脉动压力范围为-35kPa~35kPa。通过对比分析两个监测点发现,脉动压力随着距离的增加而减少,这说明水流的消能主要集中在消力池前端。消力池边墙监测点实测主频为1.23Hz,消力池边墙监测点计算主频为1.45Hz,由消力池地板监测点实测主频为2.45Hz,消力池地板监测点计算2.56Hz,实测与计算结果基本符合。⑵通过数模共进行了29组运行方式,单池流量从800m3/s增加到24330m3/s,几乎涵盖本工程所有的泄洪工况。研究结果表明随着泄洪流量的增加,引起泄洪振动的压强先迅速增加,单池流量大于4000m3/s左右,增加速度明显减慢。⑶通过功率谱密度与相关函数计算,频域结果分析表明,左消力池底板各测点脉动压力主频小于1Hz,泄流水流属于低频脉动水流。⑷随着流量增加,表中孔中隔墙底部及边墙脉动压力主要集中5Hz以内,消力池底板脉动压力主要集3Hz以内,上部脉动压力频率部分超4.5Hz,可达到8.0Hz随着流量的增加,消力池底板主频增加较慢,消力池边墙和表中孔隔墙上部主频增加较快。⑸针对不同闸门泄流量对消力池脉动压强特性及推荐闸门的运行方式的研究,结果表明:对于表孔和中孔泄流量为800m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔①号闸门与⑥号闸门全部局开;对于表孔和中孔泄流量为2000 m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔①号闸门至⑥号闸门全部局开。对于表孔和中孔泄流量为3000m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔②号闸门,表孔③号闸门,表孔④号闸门,表孔⑤闸门局部开启。对于表孔和中孔泄流量为4000m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔②号闸门,表孔③号闸门,表孔④号闸门,表孔⑤号闸门全部开启。对于表孔和中孔泄流量为4675m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔①号闸门,②号闸门,③号闸门,④号闸门,⑤号闸门,⑥号闸门全部局开。对于表孔和中孔泄流量为70000m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔①号闸门至⑤号闸门全部局开7.6m。对于表孔和中孔泄流量为14950m3/s时,推荐闸门管理运行方式为表孔全开,中孔①号闸门,③号闸门,⑤号闸门局开。