當(dāng)消力池池長(zhǎng)和池寬受到限制時(shí),跌坎底流消能工在大單寬流量、低Fr來流條件下引起的振蕩水躍對(duì)消力池具有較大的破壞力;模型試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在跌坎消力池前采用收縮墩后的聯(lián)合消能工可有效解決上述問題。選取RNGk-ε模型和流體體積函數(shù)法（Volume of Fluid,VOF）自由液面追蹤法,構(gòu)建有無收縮墩2種跌坎消力池并進(jìn)行數(shù)值模擬,得到流場(chǎng)內(nèi)的水力特性,并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)有無收縮墩的2種跌坎消力池方案進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:跌坎消力池池內(nèi)紊動(dòng)能不足和大尺度漩渦的不穩(wěn)定性是引起振蕩水躍的主要原因;設(shè)置收縮墩后水流經(jīng)收縮墩橫向收縮和縱向拉伸后形成收縮射流,在消力池內(nèi)形成2條細(xì)長(zhǎng)的強(qiáng)紊動(dòng)區(qū),形成了更多三維漩渦,漩渦尺度變小,紊動(dòng)剪切加劇,破壞了不設(shè)收縮墩時(shí)的水躍旋滾,有效地消除了振蕩水躍。這種消能工對(duì)工程條件限制下的低Fr數(shù)、大單寬流量底流消能具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來源】：長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào). 2020,37(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

水流流態(tài)示意圖

方案2入池主流經(jīng)過收縮墩橫向收縮和縱向拉伸后,形成兩股水舌,與底部主流形成明顯的三元水流。水舌與池內(nèi)水流縱向剪切、摩擦,在x=65 m處交匯后射入消力池內(nèi),入池主流最大流速34.5 m/s,約位于x=62 m斷面;入池最大臨底流速位于x=73 m處,大小為23.7 m/s;之后斷面臨底流速沿程逐漸減小,消力池末斷面平均流速為4.68 m/s,且消力池中后端臨底流速的減小較方案1消力池中后端臨底流速的減小更為明顯。底部收縮射流入池后經(jīng)過跌坎形成的水墊層剪切后射入消力池池底,隨收縮墩對(duì)水流的橫向約束逐漸減弱,主流沿著橫向擴(kuò)散,與池內(nèi)水流接觸面積增大,剪切面也隨之增大,紊動(dòng)、碰撞、摩擦更加劇烈,形成了大大小小的三軸漩渦,大尺度漩渦形成較少,水躍有明顯的三元特性,水面波動(dòng)范圍較小。在水躍旋滾區(qū)漩渦尺度較小,兩側(cè)漩渦最大流速為-7.7 m/s,中部漩渦區(qū)流速約為-6 m/s。表面回流明顯,最大回流流速約為-5 m/s。由z斷面流向圖發(fā)現(xiàn),消力池內(nèi)主流偏向于右側(cè),主流區(qū)漩渦較少,左側(cè)漩渦較為明顯,證明池內(nèi)水流不具有對(duì)稱性。3.3 壓 強(qiáng)

圖5 沿消力池1-1斷面x方向流速等值線表1 不同方案消力池內(nèi)流速試驗(yàn)值與計(jì)算值Table 1 Experimental and computed values of flow velocity in stilling basin with and without contraction pier 方案 距消力池底板的距離/m 1-1斷面x方向距起始點(diǎn)距離/m 試驗(yàn)值/(m·s-1) 計(jì)算值/(m·s-1) 方案 距消力池底板的距離/m 1-1斷面x方向距起始點(diǎn)距離/m 試驗(yàn)值/(m·s-1) 計(jì)算值/(m·s-1) 1 0.5 40 32.8 31.54 1 12.5 40 — — 55 12.9 16.76 55 36.7 — 85 17.9 18.78 85 22.9 24.59 115 18.4 14.27 115 8.0 12.51 145 10.8 12.43 145 10.4 13.61 174 4.0 5.07 174 3.5 5.26 2 0.5 40 28.7 32.21 2 12.5 40 55 -7.0 31.36 55 -2.5 8.34 85 18.4 17.36 85 -3.5 -5.73 115 16.0 14.16 115 4.7 3.15 145 12.6 12.14 145 9.1 12.32 174 9.2 8.88 174 8.9 7.83

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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