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泄洪洞突扩突跌掺气水流特性的数值模拟研究

乔梁  
【摘要】:如何防止泄水建筑物的空蚀破坏是高坝建设中面对的关键问题之一。掺气减蚀技术被大量的工程实践证明是经济而又有效的防空蚀破坏技术。在特殊的水力及边界条件下,不光是流道的底板,边墙也会遭受空蚀破坏。但是,到目前为止这方面仍缺乏系统而又有效的研究。 为了避免泄水建筑物全过水断面受到空蚀破坏,必须采用侧墙和底板联合掺气减蚀措施。本文通过三维紊流数值模拟的方法研究泄洪洞有压出口突扩突跌掺气水流特性、掺气空腔特性、动水压力的沿程分布、水流掺气浓度的分布及变化规律、掺气减蚀有效保护长度等内容。 本文在总结前人研究成果的基础上,选用欧拉方法的RNGk-ε紊流模型对侧墙及底部联合掺气减蚀的水力特性进行三维数值模拟,将计算结果同试验值进行对比分析,得出了不同掺气坎后水流流态、侧空腔和底空腔特性的影响因素、水流冲击区的压力分布规律、水流掺气浓度的分布及其衰减规律和有效掺气保护长度。为高坝工程泄水建筑物的掺气减蚀设施的应用提供更加可靠的理论依据。


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