厉建阳

(蒙阴县水利局，山东 蒙阴 276000)

1 概 述

如果设计和建造得当，反弧型(OGEE)溢洪道能够高效和安全地通过水流，并且具有良好的测流能力[1]。OGEE溢洪道在设计水头的顶部产生接近大气压的压力，在水头低于设计水头时，由于波峰阻力流量较小，在水头较高的地方，流量较大[2]。当上游流动条件改变、峰形或由于局部几何特性引起的水流路径改变，可能会导致流动特性产生变化[3]。物理模型已被广泛用于分析尺度与粗糙度对溢洪道的影响。但物理模型的缺点是成本高，而且需要耗费相当长的时间才能得到结果[4]。此外，随着原型与模型尺寸之比的增加，尺度效应可能会引起的更大的误差。

计算流体力学程序FLOW-3D可以对溢洪道上的流动进行研究[5]。前人研究结果表明，物理模型和FLOW-3D数值模型中对压力和流量的模拟具有良好的一致性。故本文采用CFD软件中的FLOW-3D模型，详细研究了在模型比例尺和表面粗糙度影响下的溢洪道流量、水面、坝顶压力、流速和压力垂向分布等水流特性。本研究的主要目的是通过对计算结果的分析，定量研究比例尺和粗糙度对流动特性的影响。

2 理论背景

2.1 比例和粗糙度

水工实验通过缩小原型比例尺建造模型，可以复制许多自然水流系统中的流型，并评估水工建筑物的性能。该模型存在一个缺陷：实验室的尺度效应。随着原型与模型尺度之比的增加，尺度效应的影响也随之增加，会导致误差变大。尺度效应的产生主要是由于空间、模型的可构造性、仪器或测量方面的原因。……