針對某水電站超深層擋水放空洞復雜體型,利用3D紊流數(shù)值模擬方法,采用VOF方法追蹤自由水面,對泄流能力、沿程水面線、流速、壓強等水力特性進行了數(shù)值模擬分析。結果表明,該放空洞結構泄流能力滿足設計要求,設計體型基本合理,有壓洞轉彎段出現(xiàn)嚴重的偏流,需對該段體型進行優(yōu)化;弧形閘室后部兩側突擴結構最小負壓0.1MPa,結構易發(fā)生空化空蝕,建議減小突擴結構尺寸,延長側墻長度,盡量減小側墻坡度;消能工段出口底板部位最小負壓為0.1MPa,建議取消挑坎末端水平段,使水流直接挑出。 

【文章來源】：水電能源科學. 2020,38(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【圖文】：

某水電站放空洞布置圖

模型范圍為進水口庫區(qū)到下游消力池，見圖2。三維模型采用結構化網格進行計算，門槽和摻氣坎部位適當加密網格，有壓和無壓洞段設置5層邊界層，邊界層最小尺寸0.04 m，總體網格數(shù)量為283.5×104個，網格局部加密見圖3。邊界條件設置庫區(qū)迎水面為壓力進口，有壓洞段設置為固壁邊界，多級閘門井頂部設置為壓力進口，其余設置為固壁邊界，無壓洞段和水墊塘頂部為自由面壓力進口，底邊及邊墻設置為固壁邊界，粗糙高度設為1mm。2.3 離散方法、收斂判斷

離散格式對離散方程的求解方法及結果影響很大，本文采用一階迎風格式進行離散，使用分離式求解器求解，但為避免對流項影響較大時易出現(xiàn)嚴重的假設擴散問題，對計算網格進行加密；速度與壓力耦合采用PISO算法處理。對于非穩(wěn)態(tài)問題的計算，在迭代過程中嚴格根據網格疏密控制好時間步長，以保證殘差的收斂性。在給定初始條件和邊界條件下進行恒定流計算，當時間足夠長，水流達到恒定流狀態(tài)即認為模型計算結果收斂。采用上下游進出口流量是否趨于一致來判別恒定流狀態(tài)，當進出口流量趨于一致，且連續(xù)一段時間內（實際運行時間）保持這種一致狀態(tài)，認定此時流動達到平衡，水流為恒定流流態(tài)，模型收斂，此刻的流量及沿程水力要素即為所求，各方程的收斂控制精度均為1×10-5。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高水頭大流量泄洪隧洞水力特性數(shù)值模擬研究[J]. 楊忠超,刁明軍,鄧軍.  水電能源科學. 2010(02)
[2]復雜流場的二維數(shù)值模擬方法[J]. 尹則高,孫東坡,張土喬,李國慶.  浙江大學學報(工學版). 2004(02)



本文編號：3274120