论文部分内容阅读
近年来,由于气候变化导致极端洪涝灾害频发,泄洪能力不足成为威胁大坝安全的重要因素。琴键堰作为一种全新的迷宫堰型,具有超泄能力强、适应单宽流量范围大,基座占地少的特点,为大坝提供了一种经济安全的自由溢流解决方案。当前我国正在对大批已建水库进行加固和扩容改造,增加水库利用率、提高泄流能力矛盾突出。因此,深化对琴键堰泄流能力及水力特性的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文在总结国外模型实验的基础上,基于N-S方程,采用RNGκ-ε湍流数学模型及VOF自由水面捕捉方法对琴键堰流场的水气两相流进行了整体的数值模拟计算,获得了不同工况下整个流场的水流流态、泄流能力、流速分布、压力分布和湍动能及湍动耗散率等水力特性要素,通过对琴键堰体型参数进出口宫室宽度比的研究,得到了泄流能力随进出口宫室宽度比的变化规律,主要的研究内容和成果有: (1)通过合理的网格划分和参数设置,对典型工况的计算结果与实验对比分析,充分验证了模型的准确性和计算参数的合理性;成功得到了七种不同工况下整个流场的水力特性要素,其中泄流能力的模拟值与实测值吻合良好。 (2)论文详细分析了琴键堰流场的水流流态、泄流能力、流速分布、压力分布和湍动能及湍动耗散率等水力特性随堰高和堰上水头的变化规律,表面:堰上水头和堰高对琴键堰流场水力特性的影响程度并不一致,将h/p作为一个控制性无量纲参数研究不一定合理。 (3)论文对琴键堰体型参数进出口宫室宽度比进行了研究,表明在一定范围内,增大进口宫室宽度有助于提高琴键堰的泄流能力。