水电站进水口水力特性数值模拟研究

【摘要】：随着我国水电事业的不断发展，电站装机容量逐渐增大，因此对电站进水口的设计以及运行情况提出了更高的要求。进水口处的水流条件十分复杂，对其进行水力特性的研究对工程的建设具有重要的指导意义。 进水口的设计应保证在各级运行水位下，进水口处水流顺畅，进流匀称及流态平稳，并尽量减小水头损失。本文结合糯扎渡水电站、小湾水电站、洪家渡水电站、天生桥一级水电站和二滩水电站，采用k ε紊流模型对其进水口水力特性进行了三维数值模拟研究，并通过对所得结果的分析和总结，得出一定规律，为以后设计类似电站提供参考。 利用糯扎渡水电站进水口无闸门挡水工况的模型试验结果，从水头损失和进口前流速分布两方面与数值模拟结果相比较，两者吻合。数值模拟的结果得到了模型试验结果的验证，说明采用本文方法模拟进水口的水力特性，其结果是可信的。 利用上述方法，从水头损失方面对小湾水电站、洪家渡水电站、天生桥一级水电站和二滩水电站的进水口进行计算，以上水电站进水口的水头损失有所区别，对其原因进行了分析。 从水流流态和流速分布方面分析，小湾水电站、洪家渡水电站和二滩水电站进水口的水流流态较好，天生桥一级水电站由于其渐变段下倾，流速变化不平顺。上述水电站，其进口前的流速均在进口高度范围内较大，并且越靠近进口轴线流速越大。 基于对以上多个水电站进水口的研究，可知喇叭型进水口的水流顺畅，进流均匀，满足进水口的设计要求。本文的研究成果可应用于相关的工程。