潘口水电站泄洪消能数值模拟研究
随着我国一批高水头、大流量、深峡谷水电站的建设,泄水建筑物需要解决泄流能力、沿程压力分布、水面线位置和形状以及消能防冲等问题，这些以往都借助物理模型试验的方法。近年来,随着数值模型和计算机性能的发展，数值计算已逐渐成为强有力的研究手段。它不仅能提供泄水建筑物内部水流流动的完整信息,而且还较大程度的解放了人力,节省了财力。 潘口水电站位于河道弯曲呈“S”型的堵河上，具有水头高、泄流量大等特点,泄水建筑物中的宽浅式溢洪道在枢纽中承担主要的泄洪任务。由于溢洪道中心线与下游河道几乎垂直,下泄洪水直接冲刷对岸岸坡，且出口地质条件差,下游侧山体凸出,鼻坎水流偏转困难，其消能问题十分突出。 本文以潘口水电站泄水建筑物为研究对象,在水工模型试验的基础上,采用数值模拟的方法,运用湍流模型、自由水面追踪的VOF法,对溢洪道和泄洪洞进行三维数值模拟,获取了沿程水面线分布及流态,压力和流速等流场信息及其分布规律,并与模型试验值进行对比分析,两者结果吻合良好,验证了数值计算的可行性和合理性。 根据工程实践和宽浅式溢洪道挑流消能工的现状,拟定了三种挑流鼻坎型式,应用数值模拟方法,建立局部三维几何模型,计算得到挑流鼻坎和下游泄洪区的水流信息。通过对比分析挑距、底板压力和流速场,综合评判各方案消能工的优劣,最终选取方案三为较优方案。 研究结果表明:本文所应用的数学模型可用于水流三维数值模拟,可为泄水建筑物工程设计提供更为详实的流场信息,为消能工设计提供参考依据。
水电站;泄水建筑物;水力学;数值模拟;流场分布;三维模型
三峡大学
硕士
水工结构工程
郭红民;周宜红
2012
中文
TV732
71
2012-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）