戴熙武，孙洪亮，杨 飞，纪昌知

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，杭州311122）

0 引言

因结构布置需要及场地条件制约等因素，流体输送中经常会用到弯管，例如水电站引水管道常用弯管段来衔接上、下平段与竖井段。虽然弯管结构体型较简单，但弯管三维流场的流动特性却十分复杂。受流动惯性力的作用，主流冲向弯管外侧，在管壁黏滞力的作用下，易造成弯曲管道内侧主流与壁面分离，甚至在横截面上产生二次流［1-3］，弯管内侧压强较低，甚至产生负压，当水流空化数低于初生空化数时，将造成水流空化，壁面可能会产生空蚀破坏［4-7］，对正常运行及结构安全产生影响。

以往大部分学者主要集中于研究90°圆截面弯管的流动特性，而实际工程中由于结构布置需要，弯管角度不局限于此，且水利水电工程中为控制运行，需在弯管前设置闸门，闸门所在部位管道为矩形断面，因此往往需要设置方变圆渐变段，因此有必要研究渐变段及各种不同转角对弯管流场水力特性的影响。本文采用Realizablek–ε紊流模型对弯管流场进行三维数值模拟，分别分析雷诺数、渐变段形状、曲率半径比及转角对弯管流场水力特性的影响，为相关的研究及工程建设提供参考。

1 模型建立及计算方法

1.1 模型建立及网格划分

计算模型由上、下游直线段、渐变段及中间的弯管段组成。本文主要模拟弯管段的三维流动特性，建模时以弯管段为中心，上游、下游直线段长度……