在水利行业的发展中,水工隧洞出现了明满交替流现象且越来越多。该流态伴有吸气、涡旋,对水工建筑物运行非常不利,如何保证水工引水隧洞的安全问题已成为一个重要课题,研究隧洞水流的水力特性、隧洞稳定性,无论从安全还是经济的角度出发,都具有重要的现实意义。本文立题“复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析”,在搜集整理已有对明满交替流研究的基础之上,以雪山水库引水隧洞为例,运用计算流体力学数值模拟软件FLUENT模拟分析引水隧洞在出现明满交替流这一复杂水力条件下洞内水流脉动压强、总压、速度及涡量沿水流方向变化情况,明确隧洞在明满交替流时的水力特性。在此基础上,分析比对不同进水口型式、不同上游水位时隧洞水流的流动特点,结合实际工程情况,计算引水隧洞的衬砌在不同工况下内力分布情况,进而分析引水隧洞衬砌稳定性,最后提出减小明满交替流对隧洞衬砌稳定性破坏方面的建议,保证隧洞长期安全运行。通过模拟结果分析与计算,论文得出主要结论如下:(1)同一横截面上速度分布符合水流粘滞性规律;水流在隧洞内产生的脉动压强、最大流速、涡量都是随着上游水位的降低而减小的。(2)在喇叭形进水口与隧洞洞身段连接处,隧洞壁面出现局部速度增大情况,脉动压强、涡量也是在此处发生局部增大现象。(3)通过隧洞衬砌的内力和位移分析可知,影响隧洞衬砌稳定性最大因素为内水压力。水流在明满交替流时,底板靠近直墙附近段、局部侧墙段、拱脚处均不满足抗剪强度验算和最大裂缝宽度验算,在明满流作用下的引水隧洞应特别注意底板、侧墙及其与顶拱连接的支护问题。(4)在明满交替流时,隧洞的底板和侧墙常出现负压,给水工建筑物带来很大的安全隐患,工程设计中应合理利用地形、地质条件及采取一定工程措施,尽量避免明满交替流的出现。(5)对不能完全避免明满交替流的引水隧洞,喇叭形进水口可有效降低水流脉动压力,减小明满交替流的不利影响。