开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性及优化布置研究

来源：水利水运工程学报杂志 2022年第6期北京时间：

作者：张文皎,刘磊,武彩萍,吴腾,罗立群,胡能明

摘要：开敞式宽大单泄槽溢洪道与一般溢洪道相比易发生水流流态复杂、掺气效果差等工程安全问题。以马来西亚Baleh水电工程为例，采用VOF法与RNG k-ε双方程紊流模型对溢洪道流场进行三维数值模拟。计算分析了不同工况下溢洪道流态、流速、沿程压强等水力特性的分布规律。同时开展1∶50物理模型试验，对比分析数值模拟结果与模型试验结果发现，两者基本一致，验证了开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性数值模拟的准确性与可行性。进而利用紊流模型计算分析了溢洪道掺气坎的优化布置方案，结果表明：1#掺气坎抬高20 cm后，坎后掺气空腔长度由11.03 m增大至19.84 m，消能率提高了6.11%；3#掺气坎沿泄槽陡坡上移15 m后，挑流水舌冲击位置上移，减轻了对挑流鼻坎段水流流态的影响。研究结果对同类工程的优化设计有一定的借鉴作用。

关键词：溢洪道, 水力特性, 数值模拟, 物理模型, 优化布置