差动坎体型对挑射水舌及水垫塘流场的影响研究.doc

差动坎体型对挑射水舌及水垫塘流场的影响研究本文在总结了前人对挑流消能理论研究和实际工程经验的基础上,应用FLOW-3D商用数值模拟软件,采用引入VOF模型的k??紊流模型,主要研究了差动坎体型对挑射水舌及水垫塘流场的影响,数值模拟结果得到了物理模型的验证。通过对比四种不同的差动式挑流鼻坎体型(包括高低式、差动式和窄缝式挑流鼻坎),具体分析了挑射水舌的流态、水舌内流速和掺气分布,挑流消能效率以及水垫塘内流速分布和底板压强。四种差动式挑流鼻坎中,窄缝式差动坎在纵向上和横向上扩散充分,水舌掺气量大,水舌消能效率高,水垫塘底板的冲击压力小,底板表面流速低。窄缝式挑流鼻坎水力学特性较好,可以满足南康河水电站水工设计要求,为本文的推荐方案。本文深入阐述了水舌下泄过程中的主要消能机理,研究了掺气对提高水舌消能效率的重要作用,总结了在挑流鼻坎体型设计过程中应遵循的主要规律,验证了数值模拟技术作为泄水建筑物设计过程中的重要辅助手段的可行性,为FLOW-3D软件是水利工程设计方面的应用提供了算例。