以新疆省某水利工程的溢洪道為對(duì)象建立了光滑溢洪道和階梯溢洪道模型,在FLUENT軟件的支持下運(yùn)用k-ε湍流模型和流體體積函數(shù)法來(lái)計(jì)算泄水的流態(tài)、流速和相對(duì)消能率的變化。結(jié)果表明:水庫(kù)泄水流經(jīng)階梯溢洪道后流速明顯降低,與光滑溢洪道相比,其相對(duì)消能率最高達(dá)到66.7%,工程中采用階梯溢洪道能有效縮短消力池的施工量,減少施工周期,降低工程造價(jià)。

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【部分圖文】：

圖1光滑溢洪道和階梯溢洪道模型示意圖

本文以新疆某水利設(shè)施的溢洪道為對(duì)象建立模型，如圖1所示，原結(jié)構(gòu)為光滑溢洪道，將光滑溢洪道的溢流段由光滑表面替換為階梯段后得到階梯溢洪道模型，階梯尺寸為1.0m×1.8m，同時(shí)將光滑溢洪道消力池的長(zhǎng)度由120m縮短至60m。設(shè)計(jì)流量為440m3/s，其結(jié)構(gòu)主要由四部分組成....

圖2光滑溢洪道和階梯溢洪道α值云圖

流體的壓縮系數(shù)α表示的是流體壓縮體積與原體積的比值，α值越大，流體的受壓縮程度越高、運(yùn)動(dòng)越劇烈、流線越紊亂，通過(guò)值的大小就能定量了解消力池對(duì)泄水的阻礙和消能效果。655.0m3/s入流流量下階梯溢洪道和光滑溢洪道流態(tài)的云圖見(jiàn)圖2。圖2光滑溢洪道和階梯溢洪道α值云圖

圖2光滑溢洪道和階梯溢洪道α值云圖

圖2光滑溢洪道和階梯溢洪道α值云圖由圖2可知，兩個(gè)溢洪道的控制段、緩流段和溢流段的流態(tài)基本一致，這三段的泄水流態(tài)分為兩層，表層水流值約等于零，底層值接近1，階梯對(duì)泄水的干擾作用并未明顯體現(xiàn)在溢流段。泄水在階梯內(nèi)產(chǎn)生了劇烈翻滾、擾動(dòng)，階梯增加了泄水的摻氣率，還耗散了泄水的機(jī)械能，結(jié)....

圖3溢洪道測(cè)點(diǎn)分布

為對(duì)比階梯溢洪道對(duì)泄水流速的影響，需要選擇若干測(cè)點(diǎn)并輸出測(cè)點(diǎn)的流速，由圖2可知模型控制段、緩流段及溢流段的流態(tài)平穩(wěn)，流速在時(shí)間上能保持恒定，而消力池的流態(tài)復(fù)雜，池內(nèi)泄水流速變化迅速，所以在前三段采集了10個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距約為20m，不在消力池采集測(cè)點(diǎn)。從圖4可以看出，光滑溢洪道....

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