曾 昊

（湖州南太湖水利水电勘测设计院有限公司宁波分公司,浙江 宁波 315000）

1 模型建立及计算方法

1.1 闸站枢纽工程概况

本文以某闸站枢纽为例,泵站与节制闸并列布置,分别位于西东两侧。节制闸闸孔宽14 m,底板槛顶高程-0.50 m,河道底高程-0.74 m,外河消力池以0.5 m平台与闸底板相连,之后接1∶4 斜坡,高程由-0.50 m降至-1.00 m,消力池长14 m。海漫段长40 m,高程为-0.24 m,见图1。

图1 闸站枢纽图

1.2 计算模型

本文模拟的是闸站枢纽工程水闸出水口的流动,属于复杂的三维紊流运动,是不可压流动,模拟区域为闸站合建枢纽中闸后水流。采用雷诺平均方程和Realizable k-ε模型方程对其进行模拟,四面体结构化网格与六面体结构化网格混合划分（总网格数约470 万）,采用SIMPLEC算法。假定水体为不可压缩流体,由闸进水的流量和入水口断面大小可求出入流处的水流流速,因此选择入流处的边界条件是速度边界条件。以距离闸门断面250 m处作为出口断面,在此断面流速分布较为均匀,满足边界条件要求。在FLUENT计算中取出流条件为自由流出（Outflow）。采用刚盖假定自由表面处理[1]。

式中：xi（j=1,2,3）为笛卡尔坐标系坐标；ui为速度矢量u在i方向的分量；gi为沿i方向的质量力；ν为水的运动粘度系数；νt为涡粘性系数。

其中：σε=1.2, σk=1.0,C2=1.9 ;

计算模型与网格划分情况见图2、图3。

图2 闸站枢纽三维计算模型图

图3 模型网格划分示意图

1.3 计算结果

水闸、泵站分别运行时,水流从水闸、泵站一侧流出,由于断面突扩的影响,水流发生一定角度的偏移,改变了水流动力分布,在泵站、水闸侧形成了大范围回流和横向流动。……