基于混合-浓度模型的泄洪洞内水流掺气数值模拟研究

来源：水资源与水工程学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：练继建，任盼红，刘东明，何军龄

单位：（1.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,2.天津大学建筑工程学院

摘要：掺气可以减免泄水建筑物发生空蚀破坏，对水利工程的安全运行至关重要。数值模拟方法具有低成本、无模型缩尺效应和可获得较全面的流场信息等优点，是目前研究掺气问题的有效方法。基于自主开发的NEWTANK数值模型，构建了混合-浓度数值模型用于研究掺气水流，通过对洞内掺气水流进行数值模拟研究发现，计算所得水流流速和掺气浓度与试验数据吻合良好，从而验证了该数值模型研究洞内掺气问题的可行性，此外还发现洞内形成了一个大的气流循环，上方逆向气流速度沿水流方向由2 m/s增大至5 m/s。研究表明：当闸门开度一定，来流水头由5 m增大至15 m时，水体掺气程度进一步加强，造成出口位置近底掺气浓度由0.006增大至0.060，掺气层厚度由0.08 m增大至0.12 m。

关键词：混合-浓度模型,混合模型,浓度模型,掺气浓度,水流流速,来流水头,泄洪洞

基金资助：国家自然科学基金重点联合基金项目(U1765202)； 河北省自然科学基金创新研究群体项目(E2020402074)