第４８卷第２１期山西建筑Ｖｏｌ.４８Ｎｏ.２１
２０２２年１１月ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＮｏｖ.２０２２１８３
水利工程
ＤＯＩ:１０.１３７１９/ｊ.ｃｎｋｉ.１００９－６８２５.２０２２.２１.０４９
锯齿状泄水闸消能特性研究
江玫瑰
(中铁十四局集团第二工程有限公司?山东泰安２７１０００)
摘要:泄水闸是泵站工程最主要的泄水构筑物?传统泄水闸表面相对光滑?消能率只有１０％左右?以昆明高海尾水泵站扩
容工程为依托?采用数值模拟方法?借助Ｆｌｕｅｎｔ软件中的标准ｋ－ε紊流模型?对不同流量下锯齿状泄水闸的消能特性进行数
值模拟计算?试验结果显示?消能率最大可达７０％以上?可见?在消能率方面?锯齿状泄水闸有着明显优势?所取得的结论将
对泄水构筑物设计起到积极的借鉴作用?
关键词:锯齿状泄水闸?消能特性?消能率?ｋ－ε紊流模型
中图分类号:ＴＵ７５３.６２文献标识码:Ａ文章编号:１００９－６８２５(２０２２)２１－０１８３－０４
１研究背景门上方设置启闭机室用于控制闸门启闭?泄水闸示意如
图１所示?
泄水闸是水利枢纽中一种较为常见的泄水构筑物?
当水库中的水超过境界水位时?开闸使水流通过排沙洞
水面线
自由下泄?水流泄放速度过大?会对下游建筑物或大坝
本身的安全构成威胁?泄放速度太小?又会降低排沙功假想底层
效?因此?需要降低水流动能?将流速控制在一定范围
[１]
内?金瑾等采用Ｆｌｕｅｎｔ软件?发现了紊动能及紊动耗
[２]
散率的变化规律?戴光清等运用三维模拟软件?修正了
[３]图1台阶式泄水闸示意图
紊流模型系数?陈群通过ＶＯＦ法?建立了ｋ－ε紊流模
[４]３锯齿状消能工数学模型
型?模拟出水流的水面线、流速场、压强场等?高梦露通
过采用Ｆｌｕｅｎｔ软件?借助结构化网格和ＰＩＳＯ算法?构造３.１控制方程
了两方程ｋ－ε紊流模型和ＶＯＦ模型?通过追踪自由水本文采用Ｆｌｕｅｎｔ软件中的标准ｋ－ε紊流模型进行
[８]
面线的位置?得到了锯齿状泄水闸的流速场、沿程压强变数值模拟计算?其基本控制方程如下?
化及沿程水面线变化规律?针对消力池长度不足、泄流量连续方程:
高于消能防冲流量时泄槽局部出现不良水力现象?周苏?ρ?
＋(ρμ)＝０ｉ(１)
[５]?ｔ?ｘ
芬等通过模型试验?优化了溢洪道除险加固方案?实践ｉ
证明消除了泄槽内水翅现象?提高了总消能率?ＯｈｔｓｕＩ