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低水头枢纽具有水头低、流量大、低佛汝德数、消能不充分、闸坝建在覆盖层较厚的砂砾石河床上等特点,因此闸坝下游护坦、海漫发生冲刷破坏的现象较为普遍,甚至导致建筑物损毁,直接影响着泄水闸的安全运行。因此,正确地预测闸坝下游冲刷坑流场信息、冲刷坑形态及最大冲刷深度,对于泄水建筑物的安全运行有着非常重要的意义。本文基于Fluent动网格技术,对巨亭水电站泄水闸下游局部冲刷进行了三维数值模拟,得到了以下主要结论:(1)采用RNG k-ε湍流模型,结合SIMPLEC算法,利用VOF多相流模型追踪泄水闸下游复杂的自由水面,模拟得到了巨亭水电站泄水闸下游冲刷坑三维流场分布,通过分析对比泄流量、沿程水面线和垂线流速分布等结果表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信。(2)基于Fluent动网格技术,采用VOF模型追踪自由水面,在对Fluent软件进行二次开发中,以床面水流剪切应力大于泥沙起动切应力作为网格移动的判别标准,基于弹簧光顺模型及局部网格重构模型,对单个桥墩局部冲刷进行了三维数值模拟,得到的冲刷坑形态及最大冲刷深度与模型试验结果吻合良好,验证了本文二次开发子程序的可靠性。(3)实现了泄水闸下游局部冲刷坑冲刷过程的三维数值模拟,得到的冲刷坑形态及最大深度与物理模型实测值吻合良好。(4)在冲刷坑的冲刷过程中,床面切应力逐渐减小;中轴面湍动能的变化规律与湍动能耗散率的变化规律基本相似。在冲刷初始阶段,挑坎末端床面附近的湍动能和湍动能耗散率均较大;随着冲刷的进行,冲刷后的湍动能和湍动能耗散率明显减小;在冲刷坑达到平衡状态时,冲刷坑区域的湍动能和湍动能耗散率均较小。