高水头旋流阻塞复合内消能工水力特性研究

来源：水资源与水工程学报杂志2024年第2期北京时间：

作者：王立杰，李奇龙，张鹏君，李江波

单位：（1.水能资源利用关键技术湖南省重点实验室,2.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,3.西安理工大学水利水电学院,4.中国市政工程西北设计研究有限公司

摘要：旋流阻塞复合内消能工是适用于高坝泄洪消能的一种新型消能工，为了分析其在超高作用水头下的泄洪消能适用情况，采用模型试验与数值模拟相结合的方法，对200 m作用水头条件下该消能工的水力特性进行了研究。结果表明：泄流量为1 547 m3/s，略大于设计值，满足泄流要求；洞内形成了稳定的空腔旋流，旋流洞段空腔直径约6~7 m，旋流角约60°，壁面压强约110×9.8 kPa，最大点流速约45 m/s；起旋器与旋流洞段为0.050~0.274 Hz的低频脉动，且水流空化数均大于1.2，运行安全；阻塞扩散段末端最小瞬时负压为-3.81×9.8 kPa，且水流空化数较小，但水流掺气率较高，有利于减免发生空蚀；阻塞扩散段末脉动优势频率为46.99 Hz；总消能率达82.1%，消能率高。研究成果可为该复合消能工在高水头下的泄洪消能应用提供参考。

关键词：旋流阻塞复合内消能工,阻塞,空腔旋流,模型试验,数值模拟,水力特性

基金资助：水能资源利用关键技术湖南省重点实验室开放研究基金项目（PKLHD201804）；陕西省自然科学基础研究计划一般项目（青年）（2019JQ-064）