某水电站泄洪闸消力池水力特性模型试验与数值仿真分析研究
发布时间：2021-12-23 14:19
针对某水电站消力池体型设计开展模型试验与数值计算,研究了无消力坎方案的压强最大值高于有消力坎方案的压强最大值;消力坎可显著降低池内流速,但其高程过高或过低均会影响性能。模型试验与数值仿真结果基本一致;消力池出口处流速沿水面至池底呈先增后减,无消力坎方案下的水利设施受冲击显著增强。文章为消力池体型设计提供参考。
【文章来源】：水利技术监督. 2020,(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
消力池设计方案几何平面图(单位:m)
限于篇幅与数值仿真计算量较大,文章以A～C三个方案开展计算分析,利用AutoCAD按照各个设计方案建立三维几何模型,总长度约为300m,包括泄洪闸室以及消力池等重要水利设施,其中泄洪闸按照5孔式设计,模型如图3所示,另设定X、Y、Z正方向分别指向下游、模型横向垂直方向、模型向上竖向。模型共划分网格138682个,节点数132689个,上、下游水为边界条件分别为237.2、222.5m。3.2 数值结果分析
图5为各设计方案下消力池内中心截面流速矢量分布云图,由图5中可知,消力池中最大流速均为20m/s左右,且分布在闸室出口与消力池进口前端;方案A～C池内消力坎前端出现水跃现象,且消力坎越靠近上游闸室,水流越易于逆流回闸室,另一方面消力坎布设高程愈高,坎前水流底部稳定性愈大,表明消力坎的存在能显著降低消力池内活跃水流;从水跃层流速分布来看,中部流速最大,B方案中坎前中部流速高达20.3m/s,而下部流速较低,相比中间层与水流表面,要低1～2个量级,流速最低值均出现在该区域,分析是由于水流冲击消力坎,回流至底部后能量耗散较多,流速降低至谷值。原设计方案中无消力坎设置,在池内下游段流速分布较大,高达17.3m/s,而A～C方案池内下游段流速相比前者分别降低了76.3%、60.4%、60.5%,即池内设置消力坎能降低下游水工设施受泄流冲击影响。图5 消力池内流速矢量分布云图
【参考文献】：
期刊论文
[1]乌鲁瓦提水利枢纽工程大坝安全监测监控工程综合评价[J]. 徐瑾. 黑龙江水利科技. 2020(02)
[2]台阶式泄洪槽水工模型试验研究[J]. 常晓巍,李兵,李锦涛,余小龙,张雪兰. 水电能源科学. 2020(01)
[3]不同台阶倾角对溢洪道斜陡槽段水流分布特性数值模拟研究[J]. 潘宇,侯绪亚,邵凯. 水利技术监督. 2019(06)
[4]基于RNG k-epsilon模型的高海拔地区生态基流下游阶梯消能水力特性数值研究[J]. 王亚军. 水利技术监督. 2019(06)
[5]鱼嘴坳水电站溢洪道复合消能设计及物理模型试验研究[J]. 夏明月. 水利规划与设计. 2019(05)
[6]莲花寺水电站表底孔联合消力池水力研究[J]. 周招,王均星. 武汉大学学报(工学版). 2019(03)
[7]基于FLOW-3D的异侧竖缝式鱼道水力特性研究[J]. 李烈,李明泉,蔡德所,吴攀高. 广西水利水电. 2018(05)
[8]跌坎型底流消力池的水力特性与结构优化研究[J]. 李杰. 水利规划与设计. 2017(06)
[9]泄洪闸溢流堰面流挑坎布置研究[J]. 黄智敏,陈卓英,朱红华,钟勇明. 广东水利水电. 2016(03)
[10]漠阳江双捷拦河闸重建工程消能试验研究[J]. 黄智敏,付波,陆汉柱,麦栋玲. 水利规划与设计. 2015(07)
硕士论文
[1]基于CFD的混流式水轮机固-液两相流场计算分析[D]. 杨沛源.华北水利水电大学 2018
本文编号：3548636
【文章来源】：水利技术监督. 2020,(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
消力池设计方案几何平面图(单位:m)
限于篇幅与数值仿真计算量较大,文章以A～C三个方案开展计算分析,利用AutoCAD按照各个设计方案建立三维几何模型,总长度约为300m,包括泄洪闸室以及消力池等重要水利设施,其中泄洪闸按照5孔式设计,模型如图3所示,另设定X、Y、Z正方向分别指向下游、模型横向垂直方向、模型向上竖向。模型共划分网格138682个,节点数132689个,上、下游水为边界条件分别为237.2、222.5m。3.2 数值结果分析
图5为各设计方案下消力池内中心截面流速矢量分布云图,由图5中可知,消力池中最大流速均为20m/s左右,且分布在闸室出口与消力池进口前端;方案A～C池内消力坎前端出现水跃现象,且消力坎越靠近上游闸室,水流越易于逆流回闸室,另一方面消力坎布设高程愈高,坎前水流底部稳定性愈大,表明消力坎的存在能显著降低消力池内活跃水流;从水跃层流速分布来看,中部流速最大,B方案中坎前中部流速高达20.3m/s,而下部流速较低,相比中间层与水流表面,要低1～2个量级,流速最低值均出现在该区域,分析是由于水流冲击消力坎,回流至底部后能量耗散较多,流速降低至谷值。原设计方案中无消力坎设置,在池内下游段流速分布较大,高达17.3m/s,而A～C方案池内下游段流速相比前者分别降低了76.3%、60.4%、60.5%,即池内设置消力坎能降低下游水工设施受泄流冲击影响。图5 消力池内流速矢量分布云图
【参考文献】：
期刊论文
[1]乌鲁瓦提水利枢纽工程大坝安全监测监控工程综合评价[J]. 徐瑾. 黑龙江水利科技. 2020(02)
[2]台阶式泄洪槽水工模型试验研究[J]. 常晓巍,李兵,李锦涛,余小龙,张雪兰. 水电能源科学. 2020(01)
[3]不同台阶倾角对溢洪道斜陡槽段水流分布特性数值模拟研究[J]. 潘宇,侯绪亚,邵凯. 水利技术监督. 2019(06)
[4]基于RNG k-epsilon模型的高海拔地区生态基流下游阶梯消能水力特性数值研究[J]. 王亚军. 水利技术监督. 2019(06)
[5]鱼嘴坳水电站溢洪道复合消能设计及物理模型试验研究[J]. 夏明月. 水利规划与设计. 2019(05)
[6]莲花寺水电站表底孔联合消力池水力研究[J]. 周招,王均星. 武汉大学学报(工学版). 2019(03)
[7]基于FLOW-3D的异侧竖缝式鱼道水力特性研究[J]. 李烈,李明泉,蔡德所,吴攀高. 广西水利水电. 2018(05)
[8]跌坎型底流消力池的水力特性与结构优化研究[J]. 李杰. 水利规划与设计. 2017(06)
[9]泄洪闸溢流堰面流挑坎布置研究[J]. 黄智敏,陈卓英,朱红华,钟勇明. 广东水利水电. 2016(03)
[10]漠阳江双捷拦河闸重建工程消能试验研究[J]. 黄智敏,付波,陆汉柱,麦栋玲. 水利规划与设计. 2015(07)
硕士论文
[1]基于CFD的混流式水轮机固-液两相流场计算分析[D]. 杨沛源.华北水利水电大学 2018
本文编号：3548636
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3548636.html
