南 洪，贺 威

(中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安710065)

竖井旋流消能是利用水流在竖井内作旋转运动，增大水流沿程损失，并通过不同流向水流在井底的掺和，削减水流能量［1］。竖井旋流泄洪洞作为一种较新的布置型式［2－4］，近年来在一些水利工程中得到了应用，如狮子坪水电站、仁宗海水电站、沙牌水电站和溪古水电站等水电工程都采用了这种型式的泄洪洞［5－9］。在竖井旋流泄洪洞中，下挖消力井深度对竖井出水口的流态、流速和竖井消能率有较大影响，但在工程中关于消力井合理应用深度的参考资料和经验较少。

目前竖井旋流泄洪洞的研究方法主要有水工模型试验和水力学数值模拟计算。由于竖井内水流流态复杂，特别是涡室及竖井内的水力特性仍不是很清楚，常规的测量方法很难对涡室及竖井内的有关参数进行测量［10］。水力学数值模拟计算有成本低、计算时间短、无测量仪器干扰、无比尺效应和数据信息完整等优点。相关研究表明［10－12］，数值模拟计算结果与模型试验成果基本相符。

综上所述，采用数值模拟计算方法，研究竖井旋流泄洪洞消力井深度对竖井消能率影响，具有成本低、效率高、计算精度高的优点，研究成果可为消力井的合理应用提供依据。

1 数值计算原理

流体运动的规律均是以质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律和组分守恒定律为基础的，这些基本定律可由数学方程组来描述。采用数值计算方法，通过计算机求解这些控制流体流动的数学方程组，研究流体的运动规律就是水力学数值模拟计算。……