表孔、底孔联合泄洪流场数值模拟与冲刷趋势分析

• 作者: 李国栋 李珊珊 牛争鸣
• 来源期刊: 四川大学学报（工程科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 数值模拟 底流消能 体型优化 2次跌落 冲刷趋势
• 年，卷（期）: 2016,（3）
• 所属期刊栏目: 水利与土木工程
• 页码范围: 26-34
• 页数: 9页
• 分类号: TV135.2
• 字数: 5122字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15961/j.jsuese.2016.03.003

摘要

为了优化泄水建筑物的体型与布置方案,探索流场分布与下游河床局部冲刷间的关联性.结合某大型水电站表、底孔泄洪设施的物理模型实验,基于标准κ-ε湍流模型、VOF自由表面捕捉技术,对其联合泄洪3维流场进行数值模拟研究,获得了表孔溢流坝面、底孔及消力池内的流速、水面线、压力等水力特性.通过与水工模型试验结果对比,分析流场结构与下游河道冲刷形态间的关联机制.结果表明:原设计方案消力池内水流波动大,流场紊乱,出池水流2次跌落大且主流下潜河床,横向扩散不充分.相应的物理模型上,下游发生了严重的冲刷,冲刷最严重的右岸岸坡及表孔左导墙下游,恰好是右岸主流贴岸及左岸回流压迫区.通过改进消力池体型,保留底孔与表孔消力池间施工导流墙等措施,显著改善了消力池及出池流态,出池水流2次跌落减小,下潜程度大为减弱,出池主流水平扩散较为充分,横向挤压等得到充分的抑制.相应地,河床冲刷的范围及深度均大为减小,特别是原方案底孔侧对应右岸区域几乎没有发生冲刷.可见,在局部冲刷模拟还很不成熟的情况下,可以采用基于流场分析的办法对下游河床冲刷进行趋势性分析,进而指导泄水建筑物的布置与体型优化.