布隆岩水电站溢洪洞体型优化与出口消力池消能研究

泄水建筑物的体型研究和消能设施的合理选择是关系到水利枢纽工程安全与经济的重要问题。本文的研究结合布隆岩水电站泄水建筑物水力设计,采用物理模型试验和数值模拟计算相结合的研究方法来探讨分析溢洪洞体型优化与消力池消能机理。

通过对原方案物理模型试验结果进行研究分析,尝试采用物理模型试验的方法对溢洪洞进口段体型和掺气设施体型进行研究优化,采用数值模拟计算的方法对消力池体型进行研究优化设计。在泄水建筑物整体体型进行修改优化后,对其不同来流量条件下的水力特性进行了整体物理模型试验研究,表明体型优化后的泄水建筑物达到了预期效果。

主要结论有:(1)根据原方案物理模型试验结果,采用物理模型试验的方法对溢洪洞进口段体型和掺气减蚀设施体型进行研究优化,改善了溢洪洞泄流能力及水流流态,避免了溢洪洞发生空化空蚀破坏。(2)将相同工况条件下的数值模拟计算结果与物理模型试验结果进行对比分析,发现数值模拟计算的流态、水面线、流速、压强等水力特性沿程分布规律与物理模型试验结果吻合良好,可将其进一步应用于消力池体型的优化研究。

(3)原方案消力池未形成完整水跃,消力池没有能够利用底流消能机理通过水跃消除不利动能。采用数值模拟计算的方法对消力池体型进行研究优化,选定消力池底板降低+侧掺气挑坎方案作为消力池体型优化推荐方案,并对推荐方案消力池体型与原方案消力池体型进行相同工况条件下的数值模拟计算研究,对比其水力特性的变化规律验证推荐方案的优越性。

(4)对推荐方案消力池体型进行不同来流量条件下的数值模拟计算研究,对

比分析消力池内其流态、流速、压强、紊动能及耗散率等水力特性的变化分布规律表明推荐方案消力池体型在不同来流量条件下均能取得理想消能效果具有较好适用性。(5)对体型优化后的整体泄水建筑物进行不同工况条件下的物理模型试验研究。

将不同来流条件下溢洪洞段、消力池段及下游出口河道段的流态、水面线、压强、掺气要素等进行对比分析,表明体型优化后的泄水建筑物取得了理想成果。