楚志腾 贾 栖

(1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

当水流经过水电站进水口、导流隧洞进口、泵站进口等取水结构时，可能会产生立轴漩涡。立轴漩涡具有非定常、非线性的复杂动力特征，理论研究经历了从二维无粘性涡[1]到三维粘性涡[2]，从稳态到瞬态的过程。近年来，众多学者采用模型试验和数值模拟的方法对漩涡形成机理和演变过程进行了大量研究。陈云良[3]引入分离变量的方法来研究了立轴漩涡的流速沿切向、轴向和径向的变化规律。孙洪亮[4]采用对流场无干扰的粒子图像技术，得到更准确的流场数据，并通过理论分析建立了描述漩涡水力特性的数学方程。随着计算机技术的进步，数值模拟作为一种经济有效且可以避免缩尺效应的方法，已经广泛应用。杜兰等[5]采用RNG κ-ε模型模拟了进水口前不同高度的叠梁门作用下的流场，给出避免漩涡产生的叠梁门布置方案；叶茂等[6]模拟了漩涡稳定时水面环量和涡量的变化规律，随着半径增大，环量相应增大，涡量减小。

为了防止立轴漩涡引发危害，通常需安装消涡设施，如消涡梁、挡涡板和消涡格栅等。叶茂等[6]在竖井式溢洪道中设置防涡墩来消除漩涡，发现防涡墩的设置大幅减小了水流环量。对于闸前漩涡，刘洁洁[7]沿弧形闸门布置竖向的消涡格栅，通过模型试验和理论分析发现消涡格栅限制了漩涡的旋转回流空间，两对消涡格栅的消涡效果最好。……