基于准自由涡分布的阻塞旋流泄洪洞流场分析

作     者：李奇龙 牛争鸣 王捷 LI Qilong;NIU Zhengming;WANG Jie

作者机构：西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 

出 版 物：《四川大学学报（工程科学版）》 (Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition))

年 卷 期：2014年第46卷第5期

页      面：49-57页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 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）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(50579086) 陕西省重点学科建设专项基金项目(00X901) 

主　　题：阻塞旋流泄洪洞 流速分布 准自由涡 轴向流速 

摘      要：为解决高坝泄洪建筑物亟待解决的高速水流问题,提出新型的阻塞旋流泄洪洞。采用试验研究和理论分析相结合的方法,对该类泄洪洞在不同阻塞体型下的流态、泄流量、壁面压强、空腔直径、旋流角和流速等水力特性进行研究,并在此基础上基于准自由涡分布理论对旋流流场进行分析。结果表明,阻塞有利于改善旋流洞内流态,增大壁面压强,可大大减小空化可能性;阻塞使旋流空腔半径减小,旋流角增大,同时阻塞处水流急剧紊动,提高了水流消能率;阻塞可减小泄流能力是其不利之处。依据水流流动的形成机理分析和试验实测流速分布特点,基于准自由涡分布规律对切向流速进行分析,得到相关参数;建立了壁面压强、旋流角、空腔直径、泄流量与切向流速分布参数等水力特性间的关系式和相对轴向流速的计算表达式,并通过试验实测数据验证了旋流准自由涡运动规律的正确性。研究成果可为阻塞旋流泄洪洞的研究与应用提供参考。