孔板型內(nèi)消能工水力特性試驗(yàn)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(guó)黃河小浪底工程這樣大型水利樞紐上使用,在國(guó)內(nèi)外屬于創(chuàng)舉,故引起了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、科研等有關(guān)單位的關(guān)注,并進(jìn)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(mén)下閘試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng),造成這一現(xiàn)象的原因何在?對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)是否造成威脅?因此,該文對(duì)孔板泄洪洞這一新型的消能工的水力特性從試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩個(gè)方面作了詳細(xì)研究.概括起來(lái),可以得到如下幾點(diǎn)成果:1.首次對(duì)孔板泄洪洞在事故工況下

2、的水力特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究并建立了水氣二相流瞬變流數(shù)學(xué)模型,并成功地對(duì)孔板泄洪洞在事故工況下的水力特性進(jìn)行了計(jì)算,所建立的水氣二相流數(shù)學(xué)模型既適用于水氣二相流,也適用于單相水流的計(jì)算.2.研究表明,事故門(mén)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(kù)水位越低,事故門(mén)井開(kāi)始卷吸空氣的時(shí)間就越早,水氣二相流所經(jīng)歷的時(shí)間就越長(zhǎng),出現(xiàn)振動(dòng)等不良水力現(xiàn)象越劇烈,相反,庫(kù)水位越高,雖然靜水壓強(qiáng)越大,但由于事故門(mén)井開(kāi)始卷吸空氣的時(shí)間越晚,

3、水氣二相流所經(jīng)歷的時(shí)間就越短,不良水力現(xiàn)象反而有所減弱.3.引進(jìn)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(xué)模型,并成功地對(duì)孔板泄洪洞各項(xiàng)水力參數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算.4.研究表明,三級(jí)孔板的總消能水頭占總水頭的40﹪左右,消能效果顯著.脈動(dòng)壓強(qiáng)最大值出現(xiàn)在孔板下游0.5D位置附近,脈動(dòng)壓強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)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(xué)模型,并對(duì)孔板初生空化進(jìn)行了模擬計(jì)算,模擬結(jié)果與試驗(yàn)