溢洪道水力特性数值计算与分析

张丽花 益波 李继成

摘要：利用非恒定流VOF法中的open channel、realizable k-ε湍流模型，对溢洪道泄槽水流进行了三维流场的紊流数值模拟研究，通过数值模拟计算，得到了溢洪道泄槽的压力分布、流速分布和流态等，并将计算结果和模型试验结果进行了对比分析，结果显示二者吻合度较好。

关键词：溢洪道；水力特性；数值模拟

Abstract：With the VOF method of open channel、realizable k-ε model of unsteady flow，the chute flows of spillway is simulated with a 3-D numerical model of turbulent flows.After the simulating computation，the hydraulic characteristics，such as the pressure distributions、velocities and flow patterns of the chute flows are acquired.The results are also compared with the physical model test.The results of those two methods are in accord well with each other.

Key words：spillway；hydraulic characteristics；numerical simulation

引言

枢纽布置当中，泄水建筑物溢洪道是一种最常见、使用最广泛的建筑物，它的泄流能力和安全运行直接影响到主体建筑物大坝的安全，而在现今剧增的水电工程规模使它在整个工程中的重要性越来越突出。在对溢洪道进行初步设计时，要对它进行精准的水力学计算及模型试验，保证其在各种工况下的泄流能力和安全运行，并同时达到投资最少。

物理模型试验是验证水工建筑物布置合理性的传统方法，是在按一定比例缩小了的试验模型上验证实际工程的各种水力特性，由于模型和原型不可能做到所有物理量完全相似，因此，有时模型并不能完全反应原型的特性，仅可以反应原型的主要特性。

本文在传统模型试验的基础上还将目前已广泛应用的紊流数值模拟方法引入到溢洪道水力特性研究中来，应用了目前具有国际先进水平的Fluent流场计算程序，在对溢洪道进行水力学数值模拟计算，得到了溢洪道泄槽的压力分布、流速分布和流态等，并且将结果与模型试验结果进行对比，得到了较好的吻合度。

1.工程概况