【摘要】：針對工程實踐中某長陡坡排水隧洞的3種設計方案,即長直陡坡式、臺階陡坡式、環(huán)形堰豎井式,其流場特性、消能效果等依據(jù)經(jīng)驗公式法計算困難,建立了RNGk-ε雙方程紊流數(shù)學模型,應用VOF法處理水氣兩相流自由液面,以結(jié)構化網(wǎng)格和非結(jié)構化網(wǎng)格相結(jié)合的形式進行網(wǎng)格剖分,采用標準壁面函數(shù)法求解水流近壁區(qū)流速,展開了多工況三維數(shù)值模擬研究.得到并分析了不同計算工況排水隧洞水流基本形態(tài)、泄流能力、消能效果、壓力分布等,最終比選出臺階陡坡式方案為該排水隧洞的最佳設計方案,后期應針對性地對其合理性進行物理模型試驗驗證.利用CFD數(shù)值模擬法解決工程實際問題的同時,也為水利水電工程中大流量沖溝排水問題的研究提供了參考和依據(jù).
[Abstract]:In view of the three design schemes of a long steep slope drainage tunnel in engineering practice, that is, long straight steep slope type, step steep slope type, annular Weir shaft type, its flow field characteristics and energy dissipation effect are difficult to calculate according to empirical formula method. The mathematical model of RNGk- 蔚 two-equation turbulent flow is established. The free liquid surface of water and gas two-phase flow is treated by VOF method. The flow velocity near the wall is solved by the standard wall function method in the form of the combination of structured grid and unstructured grid. Three-dimensional numerical simulation of multi-working conditions was carried out. The basic form of flow, discharge capacity, energy dissipation effect and pressure distribution of drainage tunnel under different calculation conditions are obtained and analyzed. Finally, the optimal design scheme of this drainage tunnel is selected as step steep slope scheme. The rationality should be verified by physical model test. The CFD numerical simulation method is used to solve the practical problems of engineering, and it also provides a reference and basis for the study of the drainage problem of large discharge gullies in water conservancy and hydropower projects.
【作者單位】： 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司;武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金項目(編號:50809052)
【分類號】：TV135.2

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本文編號：2377909