泄洪洞腔道涡流特性实验测量与数值模拟研究

涂建翔

(江西省余干县水利局，江西 余干 335100)

本研究重点探究泄洪洞腔道水平涡流段至塞阻均匀段的涡流特性。分别基于侧水位、自由流出和淹没流出这三种工况下，充分考虑流动速率、涡流角等重要水力因素，利用构建的水工模型对泄洪洞腔道涡流特性进行实验模拟，旨在通过全过程的腔道涡流特性分析，为涡流洞体优化布局设计进一步提供技术依据。

1 计算域网络模型

本模型实验系统主要由8部分构成，最主要的包括蓄水池、上游侧水体库、回水渠、循环供水系统等。综合分析基础上，本研究决定采用复合网络完成模型划分工作。

计算域网络划分如图1(a)所示，计算域以起旋器进口为起点，以退水洞出口为终点。起旋器非构造网络划分如图1(b)所示，各计算域均采用构造网络划分，但起旋器除外，同时对水平涡流洞段实施了网络加密(见图1(c))。

图1 计算域网络模型

由于起旋器进口处流水一直保持稳定状态，而且水流流动也比较均匀，因此将流动速率入口定义为进口边界条件；起旋室通气孔进口为典型的空气大气压进口；排气孔出口为大气压出口；退水洞出口离水平涡流洞段840 m处流水整体相对平稳，对研究区域产生的影响不大，因此将其作为模型的出口边界，设置为压力出口边界，定义为明渠流动状态，给出出口水位高度。数值模拟所设定的边界条件见表1具体所示。

表1 数值模拟所设定的边界条件

2 主要参数和工况

表2 模拟实验主要物理量比尺一览