秦安县小湾河水库泄洪排沙孔泄流三维数值模拟

秦安县小湾河水库泄洪排沙孔泄流三维数值模拟

王晓翠1于小辉2

1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司延安分公司陕西延安7160002.西安软通动力信息技术有限公司陕西西安710075

摘要：水利水电工程建设过程中，河道上水利枢纽的修建改变了之前的流态，形成了上下游水位落差，巨大的落差所产生的动能对下游造成了冲刷破坏，因此正确的预测泄水建筑物中的水流动态有着十分重要的意义。秦安县小湾河水库作为本次的研究对象，主要通过水工模型试验和FLUENT软件对其泄洪排沙孔的泄流能力、水流的流动信息进行了试验研究及数值模拟计算。

关键词：水工模型试验；三维数值模拟；FLUENT软件

ABSTRACT：Inhydropowerconstruction,theconstructionofwaterconservancyhubchangedtheriverontheflowpatternoftheoriginalformingtheupstreamanddownstreamwaterlevelsdrop.Thenhugegapgeneratedbythekineticenergyofdownstreamcausederosiondestruction.Thereforecorrectpredictionflowdynamicdrainagestructureisofgreatsignificanceforthesecurityofdischargestructures.QinAnxiancreekriverreservoiristheresearchobjectofthisarticle.MainlythroughhydraulicmodeltestandtheFLUENTsoftwareforitswaterandsandholeofthedischargecapacityofthewaterflowofinformationhascarriedontheexperimentalstudyandnumericalsimulation.

KEYWORDS：Hydraulicmodeltest；Three-dimensionalnumericalmodeling；FLUENTsoftware

1引言

为了减少每年国家在维护和管理水工建筑物下游的因冲刷造成的破坏上所花的巨额损失，正确的预测下游的冲刷坑的位置以及冲刷水流具体流态情况变得尤为重要。

本文通过建立小湾河水库的水工模型，并且对其进行放水试验。接着将建好的小湾河水库排沙孔的模型导入FLUENT中进行三维数值模拟，最后将其计算输出的流场信息要素和模型试验做出的结果进行绘图对比。

2泄洪排沙底孔泄流水工模型试验与三维数值模拟对比分析

2.1模型试验设计与制作

根据试验目的和要求，本模型包括了坝轴线以上500m及坝轴线以下500m的河段，模型河段全长20m。整个模型还包括了供水系统、沉沙池等两个辅助部分，总长30多米。小湾河水库模型实物图见图2-1，泄流排沙孔水工模型见图2-2。

2.2泄洪排沙底孔泄流三维数值模拟分析

本节通过对秦安县小湾河水库排沙底孔泄流流场的三维数值模拟，并将计算结果同水工模型试验结果进行对比分析，来验证了数值模拟的适用性，以便将来更好地应用FLUENT来服务于工程设计。模拟的是设计洪水情况下排沙底孔泄流的流场情况。进行计算的时候，我们是把进出口的流量差值作为衡量的标准，也就是说当两者的差处于给定的范围内时就可以认为计算结束结果合理可靠，通常这个标准取为5%，具体的查看流量差可以通过FLUENT软件菜单栏中的Report下拉菜单中的Fluxes进行报告流量差值，以方便我们判断计算的收敛性与否。

2.3计算结果对比和分析

将FLUENT迭代计算所得结果和小湾河水库水工模型试验实测结果进行对比，对比分析如下：

2.3.1排沙底孔泄流能力对比

3结论与展望

本文以秦安县小湾河水库的泄洪排沙孔作为研究对象，通过FLUENT软件对其进行三维数值模拟计算可以看出排沙孔处的泄流流量、典型断面流速矢量分布、压力分布、水面线等水力参数的模拟计算值和水工模型试验的测量值吻合较好。通过将FLUENT的模拟计算结果同物理试验的测量结果对比看出了，软件的拟合结果还是有着相当好的准确度，进一步印证了FLUENT的可靠性和实用性，在以后的工程实践中可以多多利用FLUENT对模型进行模拟分析计算以便更好地服务于生活工作。

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