固定锥形阀消能设施消能效果的数值模拟研究

苏克巴图，童成彪，方 鑫

水工试验

固定锥形阀消能设施消能效果的数值模拟研究

苏克巴图1，童成彪2，方 鑫2

（1.新疆巴州若羌河米兰河流域管理处，新疆巴州841800；2.中阀科技（长沙）阀门有限公司，长沙410007）

针对固定锥形阀的阀后出口水流流速较大的问题，需要在阀后布置相应消能设施来消除多余动能，通过使用VOF方法对锥形阀排出流体的流动状态进行计算模拟，研究和探讨了不同消能设施布置方式对出口水流能量消除的影响。结果表明，合理的锥形阀后消能设施布置能够有效消除阀门出口动能，最大消能率达89.6%。消能效率与消能池深度和池长均同时存在关系，较深且较长的消能池和较浅且较短的消能池布置方案具有较好消能效果。

固定锥形阀；VOF方法；消能；数值模拟

1 引言

固定锥形阀主要用于水利工程大坝放空、水电站机组旁路、水利或水电灌溉系统的流量调节和能量消除［1-2］。该阀门出口水流具有较高流速，一般情况下，水流直接对空排放，通过水与空气之间的掺气作用将动能消除。但实际应用中由于受到场地空间限制，通常不允许锥形阀出口有大范围喷射水流。

针对锥形阀半淹没出流工况，上游水流经过锥形阀的作用将静压能转化为动压能，并冲击下游的消能池等设施，当水流由急流到缓流过程中将会发生水跃现象［3］，而水跃具有消能特性，阀后消能池的设计主要原理就是利用可控制水跃来进行消能。

由于锥形阀出口水……