刘 昉,赵梦丽,冷东升,邢仕强

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072)

不同底缘形式的平板闸门水力特性数值模拟

刘 昉,赵梦丽,冷东升,邢仕强

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072)

为优化闸门体型,探究不同底缘形式下闸门的水力学特性,采用RNGk-ε模型和VOF方法,结合动网格划分技术,对高水头平板闸门闭门过程中水力学特性进行了数值模拟分析。采用模型试验实测数据验证了数值方法的可靠性;利用非平稳随机过程处理技术(EMD),有效地提取底缘压力趋势项,进而开展底缘形式与水流脉动、持住力相关关系的探讨;通过综合考量底缘压力脉动、空化及持住力特性,寻求最佳底缘体型。结果表明, 闸门底缘形式的改变对启闭力影响显著,前倾角底缘形式启闭力最小,底缘压力脉动较小,最不易出现空蚀破坏。

平板闸门;动水闭门;数值模拟;水动力特性;底缘形式;经验模态分解

平板事故闸门因其动水关闭过程中的水动力特性非常复杂,一直是闸门设计及研究的重点和难点,尤其是闸门启闭力特性[1-3]和闸区空化特性成为学者们关注的焦点。高速水流下的闭门过程流态不同于闸门全开或局开工况,为强烈的水气两相紊流流动,闸后水流由满流过渡到明流,若底缘体形设计不合理,将会造成闸下水流流态不佳,门体形成负压,底缘因水流分离而导致的压力波动亦会诱发闸门振动,给闸门体系带来安全隐患。……