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高坝大流量泄洪消能数值模拟及实验研究

刁明军  
【摘要】:泄洪和消能是水电工程的重要组成部分,筑坝建库必须保证原河道洪水的正常宣泄。泄洪是目的,消能是手段。水电工程泄洪消能的途径主要有通过坝身泄洪消能及岸边溢洪道或泄洪洞泄洪消能。在传统的几种消能方式中,挑流消能具有投资少,体型结构简单的优点,是水利工程中应用最广泛的消能方式。高坝大型、巨型水利工程往往具有水头高、流量大、河谷狭窄的特点,泄洪消能是这类工程设计中的关键性技术难题。为了满足泄洪消能的需要,很多高坝工程采用坝身孔口分层多股挑流,坝下游花巨资设置水垫塘进行消能,坝身孔口分层使下泄水流在横向和纵向分散,从而减小下游水垫塘单位面积的入流量,降低塘底的冲击动压。 挑流消能及明流泄洪洞的数值模拟由于涉及到水气二相流问题,一直是计算流体力学的难点。以往对水垫塘淹没射流和泄洪洞泄洪的掺气减蚀的研究手段大多以实验研究为主,尤其是对后者的研究。造成这种现状的主要原因在于,水气二相流问题本身就十分复杂,同时空中射流水舌的边界事先完全是未知的,边界的确定较为困难。本文在回顾总结前人研究成果的基础上,选题挑流消能和明流泄洪洞进行数值模拟和实验研究,主要研究内容和成果有: 1.结合国家重点工程溪洛渡水电站的坝身表孔孔口分层布置型式和3~#泄洪


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