基于三维数值模拟分析输水工程取水头部水流特性

刘振英，毛元静

(广东粤水电勘测设计工程有限公司，广东 佛山 528000)

0 引 言

在输运水工程中，取水头部的结构设计将会对工程整体产生巨大的影响，尤其是取水头部的水流状态，将关系到输水系统最终的运行效率，也是决定系统安全性以及稳定性的关键所在[1]。合理设计、布置输水工程取水头部结构不仅可以有效优化取水头部的水流流态，降低水头损失，还能稳定水流的水力性能，减少进水口漩涡现象的发生。由此可见，输水工程取水头部结构的合理设计以及布置对于输水工程的运行效率具有重要的作用。由于水流的三维模拟涉及到的知识点较多、计算的过程较为复杂，是流体动力学研究中困难程度较大的一项研究，目前针对输水工程取水头部水流的模拟主要采用单体方式，而对于水流运动规律方面则具有较多的争议[2]。因此，本研究将利用三维数值模拟分析法，探究输水工程取水头部水流特性，以期为今后同类研究提供一定的参考与借鉴。

1 研究概括

某输水工程的取水头部主要包括引水渠、拦污栅、收缩段、涵闸及进水井等，见图1、图2。其中，取水头部入口涵闸采取两孔型式，每个孔的底部高程均为-4.0 m，顶部的高程为1.5 m，各个孔洞分别对应两个尺寸为6.3 m×5.6 m(w×h)的闸门，进水井分为两个仓室，每个仓室均分别设有1根φ5 500 mm输水管线以及一道涵闸。进水井采用盾构法施工工作井设置，以便于在施工阶段移出盾构机，并且在运行过程中联通进口涵闸与盾构输水管线，使出闸水流能够平稳流入输水管线中。……