資源描述：
《洞塞消能特性數(shù)值模擬研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第35卷第1期浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)穴自然科學(xué)版雪Ｖｏｌ．35Ｎｏ．1２０16年1月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎ浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)ｇＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ穴自然科學(xué)版穴Ｎａｔｕｒａ雪ｌＳｃｉｅｎｃｅ雪Jan.熏２０第1635卷文章編號(hào)押１００８－８３０Ｘ穴２０16雪０1－0048－04洞塞消能特性數(shù)值模擬研究丁天明，張敏，艾萬政（浙江海洋學(xué)院海運(yùn)與港航建筑工程學(xué)院，浙江舟山316022）摘要：洞塞消能工作為一種新型的內(nèi)消能工形式，已引起了國內(nèi)外很多人的關(guān)注。本文運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)這種形式消能工的消能特性進(jìn)行了精確模擬。研究結(jié)果表明，洞塞回
2、流區(qū)是能量損失的源地。洞塞能量損失系數(shù)主要受到孔徑比的影響。隨著孔徑比的增加，能量損失系數(shù)逐步減小，回流區(qū)長(zhǎng)度減小。關(guān)鍵詞：洞塞；數(shù)值模擬；能量損失系數(shù)；模型；孔徑比中圖分類號(hào)：TV135文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AResearchonPlugHydraulicCharacteristicsDINGTian-ming,ZHANGMin,AIWan-zheng(MaritimeandCivilEngineeringSchoolofZhejiangOceanUniversity,Zhoushan316022,China)Abstract:Inthepresen
3、tpaper,thehydrauliccharacteristicsofplugareresearched.Itcouldbeconclud－edthattheenergylosscoefficientismainlydominatedbythecontractionratiooftheplug.Thelessthecon－tractionratiooftheplugis,thelargeristhecoefficient.Theresearchresultsdemonstratethattheeffectsof5Reynoldsnumber
4、couldbeneglectedwhenthisnumberislargerthan10;andplug’sthicknesshashardlyim－pactonitsenergyloss.Keywords:plug;simulation;energyloss;model;contractionratio洞塞式消能工是利用水流在有壓泄洪洞內(nèi)的突闊突縮而產(chǎn)生的旋滾、摩擦來達(dá)到消能的目的。在國外，美國的格倫峽壩（GlenCanyon）臨時(shí)泄水孔和加拿大麥加壩（Mica）最早采用了這種消能方式[1]。在國內(nèi)，目前尚無工程應(yīng)用實(shí)例。但是作為一種相對(duì)新
5、型的消能工，由于其泄洪時(shí)具有流態(tài)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、水流參數(shù)易于控制等特點(diǎn)，已開始受到國內(nèi)很多人的關(guān)注。洞塞的水流流態(tài)如圖1。國內(nèi)外針對(duì)洞塞的水力學(xué)特性開展了大量的研究，圖1消能洞塞取得了豐碩的成果[2-4]。雖然洞塞方面的研究較多，但是，洞塞水力學(xué)特性的研究Fig.1Plugdischargetunnel還有不太完善的地方，如洞塞水流的恢復(fù)特性、紊動(dòng)能耗散特性以及水流流態(tài)特性等等。因此，有必要加強(qiáng)這方面的研究，以便進(jìn)一步認(rèn)識(shí)洞塞的水力學(xué)特性，為洞塞設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。本文的主要目的，就是運(yùn)用數(shù)值模擬的途徑，針對(duì)洞塞研究的一些盲區(qū)問題開展研究，以便進(jìn)一
6、步揭示洞塞水收稿日期：2015-08-20作者簡(jiǎn)介：丁天明（1968-），男，副教授，浙江諸暨人，研究方向：交通工程.第1期丁天明等：洞塞消能特性數(shù)值模擬研究49力學(xué)特性。1理論分析洞塞消能的機(jī)理是利用水流在洞塞前的突縮和洞塞后的突闊引起水流的急劇變化，在水體間產(chǎn)生的強(qiáng)烈剪切、旋滾、摩擦來達(dá)到消能的目的。在圖1中取斷面1-1和斷面2-2。其中斷面1-1是洞塞前水流未擾動(dòng)斷面；斷面2-2是孔板后水流恢復(fù)斷面。在斷面1-1和斷面2-2之間列能量方程可以得到：222p1up2uluz1++a1=z2++a2+!孜+姿"（1）籽g2g籽g2g4R2g
7、式中：p1和p2分別是斷面1-1和斷面2-2上的平均壓強(qiáng)；a1和a2分別為斷面1-1和斷面2-2上的動(dòng)能校正系數(shù)；z1和z2分別為斷面1-1和斷面2-2水頭距基準(zhǔn)面的距離；u為泄洪洞內(nèi)的平均流速；姿l/4R為沿程水頭損失系數(shù)；孜為洞塞局部能量損失系數(shù)。如果以泄洪洞軸心水平面為基準(zhǔn)面，且忽略沿程損失，考慮到動(dòng)能校正系數(shù)a1和a2差別較小，近似認(rèn)為它們二者相等。利用量綱分析方法可以定義單級(jí)洞塞能量損失系數(shù)[5-6]：2孜=駐H/(v0/2g)=f(Re,d/D)（2）2計(jì)算模型本文研究的是紊流狀態(tài)下的洞塞消能問題，考慮雷諾平均假定，選用時(shí)均化的控
8、制方程。已有研究選用k-著湍流模型，取得了較好的結(jié)果。由于在洞塞附近流線彎曲較為厲害，選用RNGk-著能很好的反應(yīng)流線變化情況,因此本文采用RNGk-著模型，恒定流
