底部设置隔壁式岔管的调压室水力特性三维数值分析

黄静之，周建旭，刘跃飞，张 健

(河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098)

在多机引水式水电站输水系统的布置设计中，需要设置分岔管实现一洞两机或者一洞多机的布置方式。分岔管是较为复杂的空间结构，分岔管内水流流态比较复杂，水头损失较大，在整个水电站引水发电系统水力设计中占重要地位[1]。不同于常用的分岔管结构形式[2-4]，隔壁式岔管是一种特殊的分岔管形式[5-7]，与常规分岔管相比，隔壁式岔管在分岔处结构完整，无相互切割，由于有隔壁支墩的支撑，结构受力条件好[8]，可应用于各种水头的水电站工程。同时，在压力管道分岔的特征断面处设置调压室是常见的布置方式，底部设置隔壁式岔管的调压室系统水力特性复杂，调压室底部的流态和水头损失特性直接影响水力发电系统的运行效率和稳定性，而在过渡过程中水流流进/流出调压室的阻力特性亦直接影响调压室反射水锤的效果和调压室的涌浪特性。对于底部设置分岔管的调压室系统，通过局部水力模型试验或三维数值模拟，能实现调压室局部水流流态的模拟和水力损失特性的分析，两者的分析成果可互为验证和校核，相比较而言，三维数值模拟能较为直观地揭示调压室局部的水流流态及其演化规律。

近年来基于计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)模拟研究分岔管水力特性以及调压室阻力特性的研究取得了多方面的成果。毛根海等[9]结合卜型岔管不同工况下的水流流态和水头损失特性等，验证了数值计算与试验研究成果良好的一致性；……