夏鹏飞， 韩红亮， 赵 英， 杜 璇， 杜万军

(杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌 712100)

1 研究背景

挑流消能具有构造简单、灵活，便于维修，投资省的优点，一直是水利水电工程中最常用到的消能方式之一。它是借助泄水道末端设置的挑坎，使下泄高速水流自由抛射在空气中扩散、掺气乃至碰撞，同时利用水舌跌入水垫塘形成淹没射流的紊动扩散，以及水股与四周水体、壁面旋滚的剪切作用，来消散下泄水流的巨大动能[1]。挑流消能工的核心设计之一是挑坎体型，随着坝工技术的蓬勃发展，连续坎、斜切坎、窄缝坎等陆续都得到了广泛应用，窄缝挑坎多用于峡谷高坝泄洪建筑物的末端，使水流纵向拉伸，保护峡谷高岸坡稳定，但由于边墙的急剧收缩，水流对侧墙的冲击作用非常大，挑坎的悬臂边墙承受很大的动水压力，侧墙结构设计十分困难[2]。而燕尾型挑坎不仅能形成典型的窄缝水舌，挑坎侧墙所承受的压力也大大降低[3]，这种新型挑坎主要是通过带缺口的反弧底板及其上部结构对水流的作用，使水流出坎后形成了窄而长的水舌，因此将这种新型挑坎命名为“圆弧底板漏空挑坎”。目前已有科研学者对燕尾型挑坎着手研究，邓永婷[4]利用Fluent软件，对挑坎侧墙、底板的压力分布、对出挑段水舌的流量分布进行了数值模拟研究。夏鹏飞[5]采用标准的k-ε紊流模型，结果表明采用三维数值模拟方法对燕尾形挑坎进行研究是可行的。朱利[6]探索了在高重力坝的溢流坝出口端设置燕尾形挑坎后，采用内缘切口处底板切线方向作为水舌出射挑角，利用抛射体公式计算挑距存在较大误差。……