船閘閘墻長廊道輸水系統(tǒng)灌水過程閘室水流條件模擬研究.pdf

1、閘墻長廊道輸水系統(tǒng)是一種特別適用于中低水頭船閘的簡單式分散輸水系統(tǒng)。在輸水過程中，閘室水流條件與船舶停泊安全緊密相關(guān)，目前對于輸水過程閘室水流條件的研究，多以物理模型及原型觀測為主，在三維數(shù)值模擬方向尚未成熟和系統(tǒng)研究，本文對閘墻長廊道輸水系統(tǒng)進行三維數(shù)值模擬，對船閘輸水過程閘室水流條件的研究拓展了一種新方向。
　　本文以孟洲壩二線船閘為依托，以數(shù)學模型為主，運用物理模型驗證數(shù)學模型。建立了1∶1的船閘整體輸水系統(tǒng)三維數(shù)學模型，運

2、用Gambit軟件劃分計算網(wǎng)格，采用RNG k～ε紊流模型，通過動網(wǎng)格技實現(xiàn)閥門的開啟過程，結(jié)合VOF自由水面處理技術(shù)，對船閘灌水過程進行三維數(shù)值模擬，獲取船閘灌水過程流場動態(tài)。運用物理模型試驗測量的閘室各項水力指標對數(shù)學模型進行驗證，結(jié)果表明兩者吻合較好。初步認為三維數(shù)值模擬是船閘水動力學研究的有效途徑。
　　孟洲壩二線船閘灌水過程數(shù)值模擬結(jié)果表明，充水閥門方面:在閥門開啟過程中，閥門后出現(xiàn)了逆時針洄旋。隨著閥門開度的增加，洄旋

3、范圍逐漸減小并向上游和廊道頂部附近移動;當閥門全開時，洄旋消失。閥門段的流速、紊動能和紊動耗散率隨閥門開啟呈先增大后減小的趨勢，整個閥門開啟過程閥門段未出現(xiàn)負壓。
　　閘室流態(tài)方面:在灌水初期，側(cè)支孔水流自上游至下游依次出水，閘室上游段的整體流速大于閘室下游段整體流速;在灌水中后期，由于慣性作用，閘室下游段的整體流速逐漸大于上游段整體流速。在整個充水過程中，閘室、側(cè)支孔的流速隨時間呈先增大后減小的趨勢，單個支孔出流情況表明，隨著支