孔板型內(nèi)消能工水力特性試驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、自從孔板泄洪洞這一新型的內(nèi)消能工在中國黃河小浪底工程這樣大型水利樞紐上使用,在國內(nèi)外屬于創(chuàng)舉,故引起了規(guī)劃、設計、科研等有關單位的關注,并進行了大量的研究工作,獲得了寶貴的資料,但由于1＃孔板泄洪洞在原型事故閘門下閘試驗過程中出現(xiàn)強烈振動,造成這一現(xiàn)象的原因何在?對建筑物結(jié)構(gòu)是否造成威脅?因此,該文對孔板泄洪洞這一新型的消能工的水力特性從試驗和數(shù)值模擬兩個方面作了詳細研究.概括起來,可以得到如下幾點成果:1.首次對孔板泄洪洞在事故工況下

2、的水力特性進行了試驗研究并建立了水氣二相流瞬變流數(shù)學模型,并成功地對孔板泄洪洞在事故工況下的水力特性進行了計算,所建立的水氣二相流數(shù)學模型既適用于水氣二相流,也適用于單相水流的計算.2.研究表明,事故門井卷吸空氣,形成明滿交替流是造成一系列不良水力現(xiàn)象的前提.庫水位越低,事故門井開始卷吸空氣的時間就越早,水氣二相流所經(jīng)歷的時間就越長,出現(xiàn)振動等不良水力現(xiàn)象越劇烈,相反,庫水位越高,雖然靜水壓強越大,但由于事故門井開始卷吸空氣的時間越晚,

3、水氣二相流所經(jīng)歷的時間就越短,不良水力現(xiàn)象反而有所減弱.3.引進了大渦模擬方法,建立了孔板泄洪洞內(nèi)消能工的二維和三維大渦模擬數(shù)學模型,并成功地對孔板泄洪洞各項水力參數(shù)進行了模擬計算.4.研究表明,三級孔板的總消能水頭占總水頭的40﹪左右,消能效果顯著.脈動壓強最大值出現(xiàn)在孔板下游0.5D位置附近,脈動壓強的優(yōu)勢頻率基本在2.0Hz以內(nèi),屬于低頻大幅值范疇.5.建立了空化初生的變密度數(shù)學模型,并對孔板初生空化進行了模擬計算,模擬結(jié)果與試驗