李 扬,黄荣卫,张 婷

(1.浙江省水利水电勘测设计院,浙江杭州310002;2.河海大学,江苏南京210098)

0 引 言

随着经济和社会的不断发展,近年来在浙江省主要河流上规划和兴建了一大批低水头河床式水电站枢纽工程,比如五里亭水电站、外雄水电站和三溪口水电站等。此类工程有几个比较相似的特点:①水库集水面积大,汛期洪水流量很大;②坝址地处以砂砾卵石为主的深覆盖层基础上,抗冲刷能力相对较低;③采用分期围堰导流方式,施工期间流态较差,局部冲刷问题十分突出。

施工导流期间,由于河道缩窄以及围堰的影响使水流流态变得更加复杂,可能会出现漩涡和急流等不利的水流现象,造成严重的河床冲刷,甚至危及工程安全,因此施工导流期间的闸上冲刷问题应该引起足够的重视。

本文利用专用软件Fluent模拟水利枢纽工程施工导流期的水流流场,分析可能出现的不利水流流态,以及围堰对原河道水流水面线的影响,并与已有的水工模型试验实测数据做对比分析,为围堰堰顶高程的确定提供参考依据。

1 数学模型

1.1 控制方程

连续方程:

雷诺时均方程:

k～ε紊流方程:

1.2 自由液面处理:水气二相VOF模型

对于某个计算单元而言存在下面三种情况:

1.3 标准k～ε紊流模型

标准k～ε紊流模型是由Launder和Spalding于1972年提出的,是个半经验公式,主要是求解湍流动能k方程和湍流耗散率ε输运方程,并建立起它们与紊流粘性系数 μt的关系。k方程是个精确方程,ε方程是个由经验公式导出的方程。……