包中进,王月华

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 问题的提出

在水利枢纽工程中,泄水建筑物的泄流方式很多采用挑流+水垫塘的消能形式。其基本原理是水流经鼻坎挑向空中,掺入大量空气,形成逐渐扩散的水舌,在空中消耗掉一部分能量;跌入下游水垫塘后水流继续扩散,并在主流前后形成2个大旋滚区,余能大部分消耗于水垫塘内水体的紊动摩擦中。该消能工可有效控制射流落入下游河床的位置、范围及流量分布,对尾水变幅适应性强,结构简单,施工、维修方便;适用于中、高水头及大、中、小流量的各类建筑物。以往对挑流消能的研究主要针对挑流鼻坎型式和布置[1-2].、水垫消能[3-6].、雾化问题[7-9].等,后来逐渐向优化挑流鼻坎、挑流消能工与收缩式消能工联合消能[10-11].、挑流消能工与底流消能工联合消能等方面发展。由于水流在空中的扩散、挑射距离、水流沿程流态以及在水垫塘内的运动特性等均涉及较多的因素,水流的运动十分复杂,经常存在强三维运动特征的局部复杂流场,往往需要借助水工模型试验进行优化论证。随着数值仿真模拟技术和方法[12-13].的逐渐发展和成熟,数值模拟已经能够比较真实地反映水流运动特性,从而为工程方案优化节省时间、提高研究效率。

本文结合钦寸水库溢洪道水工模型试验,采用三维数学模型进行求解,比较分析了溢洪道原设计和优化方案的水流运动特点,一方面验证优化方案的有效性,另一方面也体现该计算软件的实用性。……