燕尾挑坎溢洪道三维数值模拟研究
不同台阶倾角对溢洪道斜陡槽段水流分布特性数值模拟研究
中图分类号：TV651. 1
文献标识码：A
文章编号：1008-1305（2019）06-0184-03
水库溢洪道下泄流量大、流速急，通常采用台 阶式斜陡槽和消力池等形式对水流能量进行耗散, 减小水流流速，保证溢洪道构筑物安全口⑷，同时 防止下游河床过度冲刷⑸。在台阶式斜陡槽消能结 构应用实践中，采用了多种台阶倾角方案。以笔者 统计的64个实例工程为例，最大倾角的为南非西 部斯蒂庞克的扎依霍克溢洪道，台阶倾角达到 58.2。，最小的为挪威圣维克多郡的斯托约得溢洪 道，台阶倾角仅为11.3°,不同的台阶倾角对溢洪 道消能效果影响较大[6'12] o为更好的研究台阶倾角 对溢洪道陡槽段水流特性以及消能效果的影响，本 文选择重庆石梁扣水电站溢洪道为研究对象，通过 三维数学模型模拟，分析不同台阶倾角下溢洪道的 水流特性分布规律。
・184・
的体形尺寸如图1所示。
6 O
（b）倾角为5。（工况二）
（C）倾角为10。（工况三）
@）倾角为15。（工况四）
图1 4组溢洪道陡槽台阶倾角设计方案
2.2计算软件选择及网格划分 结合计算软件的适用范围、计算精度和适用
性，综合选择FLUENT三维有限元软件进行模拟计 算[13'14]o实例工程的立面整体网格和局部网格划 分如图2所示。其中，方案一共有6285个网格节 点和5680个网格。方案二、三、四的网格数量和 网格节点数量与方案一大致相同。
15
45. 12 14. 72 67. 38
4结论
本文为更好地研究台阶倾角对溢洪道陡槽段水 流特性以及消能效果的影响，选择重庆石梁扣水电 站溢洪道为研究对象，通过三维数学模型模拟，总 共采用台阶倾角为0。、5。、10。、15。共4组工况， 分析不同台阶倾角下溢洪道的水流特性分布规律。 经过三维数模分析，综合流场、流速、压力、消能 效率对比，在台阶倾角为10。方案下，水流流场分 布最优，负压分布对溢洪道底板影响最小，消能效
“l”形侧槽式溢洪道水力特性数值模拟及优化研究
中图分类号：TV32 +2
文献标志码：A
文章编号：1005-774（2020）04-027-06
Study on numerical simulation and optimization of hydraulic diaracteristics of * L+ -shaped side-slotted spillway
优化方案3
侧槽左侧边墙修改为平行于泄槽轴线，正堰长 由15. 5m缩短为11. 5m，侧堰长度由38. 5m缩短 为31. 7m,正堰与侧堰夹角由90。变为114°，其他 同修改方案2
呵印工则収
(b)优化方案2
笔者已通过模型试验，对景宁县金村水库“ L”形 侧槽溢洪道原设计方案进行研究，并针对原设置方案 存在的问题提出了改进优化原则，本文在此基础上采 用FL0W-3D进行数值模拟进行方案比选，并按照推荐 方案进行模型试验，为工程的实施提供理论依据。
1优化方案及数值分析
根据前期模型试验研究成果，发现侧槽内首端断 面淹没度过高，同时实测泄流量偏大，富余度较高，初 步分析原因如下:！侧槽内底板高程过高；⑥正堰入槽 流量过大；©正堰与侧堰来流顶托作用过强；$正堰与 侧堰的总过流长度较大。本阶段针对上述问题进行方 案优化，见表1和图1 &
DOI：10.16616/ki. 11 -4446/TV. 2020.04.07
科研设计
! L"形侧槽式溢洪道水力特性 数值模拟及优化研究
杜跃亭1 !2王志祥1 !2
（1.浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020； 2.浙江广川工程咨询有限公司，浙江杭州310020）
&摘要】本文在景宁县金村水库“ L）形侧槽溢洪道设计方案模型试验初步研究的基础上,针对原设计方案存在 的问题进行改进优化，通过FLOW-3D进行数值模拟方案比选，并确定推荐方案。后期再依据此推荐方案进行模型 试验，对其水力特性进行深入研究分析，并最终确定其结构布置、掺气减蚀设施和消能形式，为工程实施提供理论 依据。 &关键词】“L）形侧槽溢洪道;模型试验;数值分析;优化方案
某水利枢纽工程溢洪道模型实验研究
某水利枢纽工程溢洪道模型实验研究水利枢纽工程的建设在我国各大工程建设中占据重要地位，也是我国水利工程中建设中必须走的一步，通过对水利枢纽溢洪道建设进行模拟实验，不仅可以对枢纽布置方案的水力学性能和不同水流量的下游消能防冲各设施进行合理有效评价，同时也可以在此基础上提出改善措施。
此外，还可以对反弧段型和挑流鼻坎体型的设计进行合理有效的评估，在评估之后还可以提出优化各种形式和体型的建议。
标签：溢洪道；模拟实验；水利枢纽1 某一水力枢纽工程的整体概况要想对水力枢纽工程溢洪道进行有效的模拟实验，首先必须了解这一水利工程的情况，之所以要解决新疆阿勒泰市境内的某水利枢纽工程的某一河流峡谷出口上游处的水利工程问题，是为了周围地区的农业灌溉和生态用水问题，同时也可以利用充足的水资源进行发电。
此水力是由由多方面要素组成的，分别是沥青混凝土心墙坝、泄洪设备和引导水流的设备、开敞式溢洪道、发电使用的引水洞、发电过程中建设的厂房、灌溉农业使用的饮水随动、倒虹吸引水渠道等建筑物组成。
这一水力枢纽工程按照全国划分的等级来说，属于二等工程，按照规模划分，属于二等规模。
其中，水库的总容量达到1.76亿平方米，水库中设有多个堤坝，其中最高的堤坝大概63.00m，而水库的正常情况下的蓄水量可以达到650.0m，死水位达到646.5m。
之所以可以用来进行大规模的发电，是因为这一水库中设立的电站装机容量可以达到5MV，多年的平均发电量可高达0.189亿kW/h。
其中，水库中的溢洪道主要是由引导水流部分、控制水流部分、泄槽部分和消能部分组成。
[1]其中，进口引导水流部分的主要特点是引导水流渠道的设置基本上都是在右侧坝肩岸坡上，引水渠道的总长度为71.7m，由于长期受流水的击打和冲击，此部位基本上都是裸露的基岩，岩性基本上是花岗片麻岩，并且这些岩层的走向与溢洪道是接近垂直的。
在水流的控制部分的堰型采用的是驼峰堰，这是一种很特别的堰型，堰顶的高度达到642.50m，堰后所接的陡坡段的比例基本上是1：15，挡水所使用的设备主要是弧形工作门，为加固这种挡水的设备，另外设置了平板检修门，整体的控制部分长度为25.0m。
弯道溃坝水流的三维数值模拟
弯道溃坝水流的三维数值模拟
曾丹;刘成林;陈宇豪
【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》
【年(卷),期】2016(038)004
【摘要】基于Flow-3D软件,采用RNG k-ε模型和VOF法,建立了分析溃坝洪水的水流三维数学模型,计算了溃坝洪水通过90°直角弯道模型试验并进行验证,计算结果表明物理试验与数值模拟结果中渠道内洪水水面线与试验实测值吻合度很高,说明所建模型的正确性.随后采用所建数学模型模拟计算了某实际弯曲河流的溃坝洪水传播过程,计算结果表明河流对溃坝波传播的影响随着河道弯曲率的增大而减小,溃坝波在通过弯道时在凹岸处水位高于凸岸,在实际工程中应注意对河道凹岸的加高,并且随着河道曲率的减小两岸的水位高差逐渐增大,凹岸所需加高的高度也越大.
【总页数】5页(P376-380)
【作者】曾丹;刘成林;陈宇豪
【作者单位】南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031
【正文语种】中文
【中图分类】TV122.4
【相关文献】
1.溃坝水流与泥沙冲刷的三维数值模拟研究 [J], 陈宇豪;刘成林;刘珮勋
2.局部断面收缩的溃坝水流三维数值模拟 [J], 戎贵文;袁岳;肖柏青;向英奇
3.溃坝水流在复杂河道中传播的三维数值模拟 [J], 符传君;练继建
4.堵口组件对瞬时溃坝溃口水流影响的三维数值模拟 [J], 康少诚;陈徐均;江召兵
5.尾矿坝溃坝泥沙运动特性及三维数值模拟研究 [J], 李旭;王光进;李克钢
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
溢洪道水流消能研究
溢洪道水流消能研究方素芹【摘要】Spillway is an outlet structure widely used in water-control projects. The improper form of spillway energy dissipation will erode and damage downstream waterbed and affect the normal operation of other buildings. This article presents the water flow properties of spillway and major energy dissipation forms. The author examines the present state of research in this aspect at home and abroad in a bid to provide reference for further research in this line.%溢洪道是广泛应用于水利枢纽工程中的一种泄水建筑物。
若泄洪消能问题处理不好，不仅会冲刷下游河床，还会影响枢纽工程中其他建筑物的正常运行。
阐述溢洪道的水流特性和泄洪消能的形式，介绍与分析国内外对泄洪消能问题的研究现状，以期为溢洪道泄洪消能的进一步研究提供参考。
【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P63-65)【关键词】水利工程;溢洪道;水流特性;消能形式;研究现状【作者】方素芹【作者单位】鞍山市千山区水利局河道管理所,辽宁鞍山114041【正文语种】中文【中图分类】TV651.1在水利水电工程中，当坝体无法布置泄洪建筑物时，一般采用溢洪道对洪水进行渲泄。
溢洪道作为一种泄水建筑物，无论是在早期的低水头水利枢纽工程中，还是在当前的高水头水利枢纽工程中，都发挥着重要的泄洪作用。
竖井旋流泄洪洞三维数值模拟研究
) # #! [(#$ ) #% ] ) ,
( ! $
!
" ! （/）
.! 计算体型及网格划分
数学模型模拟范围为桩号 - = -/1> -- ? @ 无压 泄洪洞末端； 为了避免计算高水位时出现计算过程 中的封顶现象， 库区模拟最大高程为 ./)/ ?。图 ( 为数学模型的整个计算域。
［ 1］ 函数法、 线段法、 标记粒子法、 ， 钢盖法和 56" 法 万方数据
图 (! 数学模型计算域 !"#$ (! %&’()’&*+, -.+&
! ! 就理论而言， 数值计算网格剖分越细计算精度 越高， 但计算单元太多， 计算时间将大大增加， 对三维
* 第% 期
杨朝晖， 等： 竖井旋流泄洪洞三维数值模拟研究
.
相流体有如下流体输运控制方程： #( 5 #( 5 & ) #$ ( # #% $ （2）
［ (- ］ 对偏微分方程组进行离散， 采用控制容积法
（(）
压力和速度的耦合采用对压强初始值依赖性不强且 收敛性较好的 789:;<* 法。 进流条件只需在离泄洪 洞进口足够远的地方给定泄流量即可； 下游为长无 压泄洪洞， 后接消力池， 可在距竖井足够远的地方给 出均匀流的出流条件； 在固壁上给定法向的速度为
[(
. # ) # ( #! ! ) , !( , ! " - ! . ! #% $ $!
) ]
（0）
-! (
以上各张量表达式中， ’ & ( ，. ，/ ， 即｛% ’ & %， 1，2｝ ， ｛# ’ & #，3，4｝ ； $ 为求和下标， 方程中通用模 -% & 型 常 数 取 值 分 别 为 &- & 0 . . 1 、 ’ & - . -(2 、 - . -12 、 - !. & ( . 31 、 $ ! & - . )()4 、 $ ! & - . )()4 。 带有自由表面的水流流动是一种极普遍的自然 现象， 如何追踪模拟自由表面一直是数值模拟研究 的重点， 人们在实践中提出了许多解决方法， 如高度
孔板泄洪洞水流三维数值模拟研究
第 ３ 卷第 １ １ 期
赵 振 兴 ， ： 孔 板 泄洪 洞水 流 三 维 数 值 模 拟 研 究 等
方 程
＋
：
流速 度根据 流量 计 算 ， 且 给 出紊 动 能 （｝ 和 紊 动 并 ｊ ） 能耗散 率 （ ） 占 的边界值 ； ｂ 出流边 界条 件 ： 出 口边 界 认 为 水 流 已充 分 ． 在 Ｃ 壁 面边 界 条件 ： 用 壁 面 函数 处 理 和无 滑 ． 采
孔 板 段 பைடு நூலகம் 径 为 ｌ ． 孔 板 厚 度 为 ２ｍ， 孔 板 内径 ４ ５ｍ， Ｉ
连续性方 程
塑 ＋ Ｏ
ｔ
： ０
Ｏ ｘ
，
（） １
’
为 １ ２ 和 ３ 孔 板 内径为 １， ． ０ｍ， ０５ｍ ３个 孔 板 的
上游根部 均加一个 １２ｍ × ． ． １ ２ｉ ｎ的环形贴 角 ， 孔板
图 １ 孔板 泄 洪 洞 模 型 图
２ 数值 计 算
２ １ 紊 流 模 型 ．
，
泄洪 洞 中水 流为 三维 不 可压 缩流 动 ， 雷 诺时 用 均方 程组 和 ｋ—ｓ紊 流模 型 联 合 求解 ， 制 方 程 控
可写 为 ：
１ 计算 模 型 和条 件
为 了考虑 龙 抬头段 对 流态 的影 响 ， 将龙 抬头 段 与孔板 段一起 进行计 算 ， 游 截至 中闸室 前 的渐 变 下 段． 龙抬 头进 口洞径为 １ ． 逐渐 扩大到 １ ． ， ２ ５ｍ， ４ ５Ｉ ｎ
收 稿 日期 ：０ ８—１ ２０ ０—１ ０
动方 ＋（ 量程 毒 毒毒（ ）ｘＯ］ ２ ＋［ 一ｊｘ，（ ｔ＋ ， Ｏ— ｄ ）
作者简介： 赵振 兴 （ ９ ２ ） 男 ， 林 省 吉 林 市人 ， 授 ， 要从 事 计 算 流 体 力学 方 面 的研 究 １５一 ， 吉 教 主
泥石流流场三维数值模拟研究
本次演示旨在探讨采空区自然发火的多场耦合机理及三维数值模拟研究。首先， 我们将概述研究背景，其次对多场耦合机理进行深入分析，最后利用三维数值 模拟方法进行研究并得出结论。
近年来，随着矿山开采强度的不断加大，采空区自然发火问题愈发突出。采空 区自然发火是由多种因素相互作用所致，如氧气、可燃物、温度和蓄热等。为 了有效防止采空区自然发火，亟需深入探讨多场耦合机理及三维数值模拟方法。
研究方法
本次演示采用三维数值模拟方法对气泡动力学特性进行深入研究。首先，我们 建立三维气泡运动的数学模型，包括流体动力学的相关方程和气泡与流体之间 的相互作用力。然后，利用计算流体动力学（CFD）软件实现对数学模型的数 值求解，并采用适当的网格划分和算法优化以提高计算精度和效率。此外，我 们还对计算过程中的边界条件和初始条件进行了详细设定，以确保模拟结果的 准确性和可靠性。
2、通过高精度测量设备获取泥石流数据，包括流量、速度、密度等； 3、对获取的数据进行预处理，将其转化为可用于数值计算的格式；
4、采用合适的数值计算方法对泥石流流场进行模拟，得到流场的各项参数；
5、对模拟结果进行后处理，例 如可视化、数据分析等。
结果分析
通过实验数据和模拟结果的比对，我们发现模拟结果与实验数据吻合较好，验 证了本次演示所采用的数值模拟方法的可行性和有效性。此外，本次演示还对 不同工况下的泥石流流场进行了模拟，发现流场的分布和变化规律与实际情况 相符，说明本次演示所采用的方法可以较为准确地模拟泥石流流场。
未来可以通过以下几个方面进行深入研究：首先，针对不同地区的地质条件， 开展更为精细和深入的数值模拟研究，以揭示支护结构的内在机制和演化规律。 其次，结合先进的机器学习和技术，开发智能化的数值模拟分析工具，提高分 析的效率和精度。最后，加强与实际工程的合作与交流，推动MIDASGTS基坑 支护技术的创新和应用发展。
台阶式溢洪道数值模拟计算精度评价方法
台阶式溢洪道数值模拟计算精度评价方法
王海波;沈立群;张晋锋;武英豪
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2023()2
【摘要】随着CFD领域和计算机技术的发展,许多学者开始采用数值模拟的方法
对台阶式溢洪道的水力特性进行细致研究,但学界并没有评价其计算精度的一致方法。
采用从致密至粗糙3种网格尺寸,利用Flow 3D^(®)软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟,提供评价其计算精度的一般方法。
首先通过计算网格收
敛指数法(GCI)以优选网格尺寸,在保证计算精度的同时缩短计算时长;再以物模试验测量结果作为参照,评价在推荐网格尺寸下数值模拟计算结果的精确性。
结果表明:使用相同的网格加密因子可以大幅简化GCI的计算过程,推荐采用全局GCI小于5%的网格尺寸;Flow 3D^(®)软件对台阶式溢洪道上关键水力学参数的计算精度较高,且对纯水流的计算精度优于对水汽二相流的计算精度。
【总页数】8页(P239-245)
【作者】王海波;沈立群;张晋锋;武英豪
【作者单位】湖北省水利水电规划勘测设计院;武汉大学水利水电学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV135.2
【相关文献】
1.延安黄河引水工程新舍古台阶式溢洪道水力特性数值模拟
2.台阶式溢洪道流场三维数值模拟研究
3.数值模拟技术在台阶式溢洪道台阶段优化设计中的应用
4.基于VOF模型的台阶式溢洪道的数值模拟
5.不同体形台阶式溢洪道消能水力特性的三维数值模拟研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
弯道溃坝水流的三维数值模拟
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｆ ｌ ｏ ｗ一 ３ Ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ， ａ ３ Ｄ ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｍｏ ｄｅ ｌ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｉ ｎ ｇ ｄａ ｍ— ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｌｏ ｆ ｏ ｄ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ
摘要 ： 基于 Ｆ ｌ ｏ ｗ一３ Ｄ软件 ， 采用 Ｒ Ｎ Ｇ ｋ 一８模型和 Ｖ Ｏ Ｆ法 ， 建立 了分析溃坝洪水 的水流 三维 数学模 型 ， 计算 了 溃坝洪水通过 ９ Ｏ 。 直角弯道模型试验并进行验证 ， 计算结果 表明物理试 验与数值 模拟结果 中渠道 内洪水水 面线 与
试 验实测值 吻合度很 高 ， 说 明所建模型 的正确性 。随后采用所建数学模 型模 拟计 算 了某实 际弯 曲河 流的溃坝洪 水 传播 过程 ， 计算结果表 明河流对溃坝波传播 的影 响随着 河道弯 曲率 的增大而减 小 ， 溃坝波 在通过 弯道时在 凹岸 处
第３ ８卷第 ４期 ２ ０ １ ６年 ｌ ２月
南昌大学学报 （ 工科版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）