超大輸水功率條件下閘室蓋板消能特性數值模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近年來在我國通航河流中在建或擬建水頭超過30m的船閘數量快速增長,航運發(fā)展的需要刺激了船閘發(fā)展向著超高水頭、大尺度前進,因而給船閘建設的關鍵性技術——輸水系統(tǒng)設計帶來了更加嚴峻的挑戰(zhàn)。當船閘水頭和尺度均達到較大量級,要求一定時間內充入閘室的水體能量巨大,相應的輸水功率也需成倍增長。為探求超大輸水功率條件下閘室蓋板消能工的消能特性和機理,以及其影響閘室流場、水面波動的關鍵控制因子,本文運用Fluent數值計算軟件,采用一種分級消能結構的水

2、平分流閘底支廊道二區(qū)段出水輸水系統(tǒng)型式,對幾種不同結構的蓋板消能工進行了數值模擬,得到的主要研究結果如下:
  1.本文數值模擬所采用的紊流模型為雷諾應力模型,經與理論解對比驗證后可知模擬結果與其吻合度較高,可靠性較強。
  2.模擬計算采用的凹凸型布置蓋板結構、雙頂支孔結構的消能過程主要分為兩個階段:一是側支孔處射流碰撞消能室壁消能;二是頂支孔處射流受蓋板擋水消能。而帶消能檻的凹型布置蓋板結構消能過程可以分為三個階段,前兩

3、階段與上述相同,增加的第三階段為蓋板出流后在半開敞式消能室內摻混、碰撞消能。由紊動能分布可知,本文列舉的各個工況的大部分能量耗散均來源于第一個階段,均達到80%以上。
  3.消能室內紊動能分布規(guī)律為:最大紊動能位置基本靠近側支孔沖刷的壁面,并向四周逐漸發(fā)散,橫向發(fā)散區(qū)域最長約6m。蓋板空腔內橫向紊動能分布主要集中在中部,并向兩側逐漸衰弱。在消能室、閘墻邊壁以及蓋板表面,水流與其碰撞、摩擦也耗散了一部分能量。
  4.對比了

4、凹凸型布置蓋板型式的消能室高度變化情況,發(fā)現其高度的改變對消能效果的影響并不大。主要原因為:在同樣流量的情況下,主廊道、側支孔與消能室形成了一個封閉的空間,流量決定了頂支孔處流速,同類型工況下進入閘室區(qū)域的水流流速、流態(tài)基本相同。
  5.對于雙頂支孔結構,當雙頂支孔間距達到一定量級后,兩股水流會發(fā)生摻混作用,在蓋板空腔內、兩頂支孔之間的空間形成兩股摻混的小漩渦。在蓋板空腔凈高約為支孔寬度的7倍,支孔凈間距達到支孔寬度的4倍時,能

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