特斯拉阀鱼道与竖缝式鱼道水力特性数值模拟研究及可行性分析

作     者：黎伟 谭聪宇 

作者机构：西南石油大学机电工程学院 石油天然气装备教育部重点实验室 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2024年

学科分类：090801[农学-水产养殖] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 081504[工学-水利水电工程] 0908[农学-水产] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 080103[工学-流体力学] 09[农学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：竖缝式鱼道 特斯拉阀鱼道 数值模拟 水力特性 流场 

摘      要：为探究特斯拉阀鱼道和两种竖缝式鱼道能否满足鱼类洄游条件，基于Fluent采用标准RNG k-ε湍流模型和VOF多相流对自由水面进行捕捉的方法，对三种鱼道池室流场进行三维湍流数值模拟，主要采用相同的边界条件研究三种鱼道的水力特性对四大家鱼洄游的影响。分析得出，三种鱼道主流明确，流态分区明显，从底层到高层，主流流态越来越不明显，流速呈减小趋势。双侧竖缝式鱼道、异侧布置竖缝式鱼道和特斯拉阀鱼道的平均流速分别为0.49m/s、0.45m/s和0.69m/s，平均回流区占比分别为0.67、0.71、0.69，最大流速分别为1.24 m/s、1.49 m/s、1.54 m/s。双侧竖缝式鱼道、异侧布置竖缝式鱼道和特斯拉阀鱼道的断面最大流速分别为1.09 m/s、1.38 m/s、1.54 m/s，断面平均流速为0.75 m/s、0.57 m/s、0.85 m/s。双侧竖缝式鱼道最大湍动能0.054 m2/s2出现在上层水体隔板后方，其余绝大部分区域湍动能小于0.05 m2/s2；异侧布置竖缝式鱼道最大湍动能0.072 m2/s2出现在上层水体竖缝出口处，其余绝大部分区域湍动能小于0.05 m2/s2；特斯拉阀鱼道最大湍动能0.221 m2/s2出现在上层水体的单元回路中，主干道的绝大部分区域湍动能小于0.05 m2/s2。分析得出三种鱼道的流速、流态满足鱼类洄游条件，三种鱼道预计鱼类洄游路线区域的湍动能满足鱼类洄游条件，本文研究成果可为以后的鱼道结构设计提供思路。