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高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究

祝龙 李君 宣国祥 严秀俊 黄岳

祝龙, 李君, 宣国祥, 严秀俊, 黄岳. 高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2017, (6): 1-8. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.06.001
引用本文: 祝龙, 李君, 宣国祥, 严秀俊, 黄岳. 高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2017, (6): 1-8. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.06.001
ZHU Long, LI Jun, XUAN Guoxiang, YAN Xiujun, HUANG Yue. Numerical study of hydraulic characteristics of self-diffluence structure in second diversion port of high-head lock[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017, (6): 1-8. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.06.001
Citation: ZHU Long, LI Jun, XUAN Guoxiang, YAN Xiujun, HUANG Yue. Numerical study of hydraulic characteristics of self-diffluence structure in second diversion port of high-head lock[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017, (6): 1-8. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.06.001

高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.06.001
基金项目: 

国家重点研发计划资助项目 2016YFC0402003

南京水利科学研究院院基金项目 Y116018

南京水利科学研究院院基金项目 Y117004

详细信息
    作者简介:

    祝龙(1988—),男,河北邢台人,工程师,博士,主要从事水工水力学研究。E-mail:longdechuanren82@163.com

  • 中图分类号: U641.3+2

Numerical study of hydraulic characteristics of self-diffluence structure in second diversion port of high-head lock

  • 摘要: 高水头船闸输水水流能量巨大,水力指标高,对输水系统布置和型式提出了更高要求。大藤峡水利枢纽工程船闸最大设计水头40.25 m,输水系统第二分流口拟采用空腔自分流型式,在国内外尚无先例。通过采用三维数值模拟的技术手段对该分流口型式及输水系统整体分流性能进行系统研究,详细分析在各典型充、泄水时刻第二分流口部位的水动力特性,论证在工程实际应用中的可行性。研究结果表明,在合理布置各分支廊道的出水支孔尺寸后,该分流口型式在充、泄水过程中分流效果较好,但在分流口内部存在典型流速、压力分布区域,特别是在泄水工况下分流口大墩头附近存在较大范围三角低流速紊动区域,可能会对分流口结构造成不利影响。研究成果可为全面掌握该分流口型式的水力特性以及进一步改进优化提供技术参考。
  • 图  1  大藤峡船闸输水系统布置

    Figure  1.  Layout of filling and emptying system of Datengxia lock

    图  2  计算区域三维立体图

    Figure  2.  Three-dimensional graph of computational domain

    图  3  模型网格划分

    Figure  3.  Mesh partition

    图  4  第二分流口及部分输水廊道三维流场(充水)

    Figure  4.  3D flow field of second diversion port and part of conveyance culvert (water filling condition)

    图  5  不同水位-流量工况下第二分流口水平剖面流场分布(单位:m/s)

    Figure  5.  Flow field distribution in the horizontal section under the condition of different water levels and flow rates (unit: m/s)

    图  6  不同水位-流量工况下第二分流口水平剖面压力分布(单位:Pa)

    Figure  6.  Pressure distribution in the horizontal section under the condition of different water levels and flow rates (unit: Pa)

    图  7  各分支廊道及出水支孔编号设置(单位:cm)

    Figure  7.  Number setting of each branch corridor and outlet hole (unit: cm)

    图  8  不同充水工况下各分支廊道流量对比

    Figure  8.  Comparison of flow rate of each corridor under different water filling conditions

    图  9  不同充水工况下各出水支孔流量对比

    Figure  9.  Comparison of flow rate of each outlet hole under different water filling conditions

    图  10  第二分流口及部分输水廊道三维流场(泄水)

    Figure  10.  3-D flow field of second diversion port and part of conveyance culvert (water emptying condition)

    图  11  不同水位-流量工况下第二分流口水平剖面流场分布(单位:m/s)

    Figure  11.  Flow field distribution in the horizontal section under the condition of different water levels and flow rates (unit: m/s)

    图  12  不同水位-流量工况下第二分流口压力分布(单位:Pa)

    Figure  12.  Pressure distribution under different water levels and flow rates (unit: Pa)

    图  13  不同泄水工况下各分支廊道分流量对比

    Figure  13.  Comparison of flow rate of each corridor under different water release conditions

    图  14  不同泄水工况下各出水支孔流量对比

    Figure  14.  Comparison of flow rate of each outlet hole under different water release conditions

    表  1  典型测点压力特性对比验证

    Table  1.   Comparison of the pressure characteristics of typical measuring points

    典型时刻的Q-H 数据来源 测点时均压力/m 相对误差/%
    800 m3/s,30.6 m 数值模拟 28.52 0.85
    模型试验 28.28
    600 m3/s,25.4 m 数值模拟 20.80 1.36
    模型试验 20.52
    400 m3/s,22.5 m 数值模拟 15.16 -3.07
    模型试验 15.64
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-14
  • 刊出日期:  2017-12-01

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