威遠(yuǎn)江水電站溢洪道挑流鼻坎數(shù)值模擬優(yōu)化研究

王繼保 張守磊 陳和春

(三峽大學(xué)土木水電學(xué)院,湖北宜昌 443002)

采用VOF方法、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,結(jié)合RNG k～ε紊流模型模擬了威遠(yuǎn)江水電站岸邊式溢洪道三維復(fù)雜紊流流場(chǎng),對(duì)威遠(yuǎn)江水電站岸邊式溢洪道挑流鼻坎形式及水力特性進(jìn)行研究,為威遠(yuǎn)江水電站岸邊式溢洪道挑流鼻坎的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供可靠的依據(jù).

Bruce M Savage和Michael C Johnson在1999年通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Ogee堰水流參數(shù)的研究,分析比較物理模型和數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù),總結(jié)出數(shù)值模型的研究方法[1],2004年Jean Chatila和Mazen Tabbara使用有限元軟件ADINA,采用k～ε模型對(duì)Ogee堰水力特性進(jìn)行了研究,取得令人滿意的結(jié)果[2].1993年王奇峰等采用極坐標(biāo)系的水流控制方程和k～ε模型模擬了反弧水流的運(yùn)動(dòng)特性[3-4];1994年馬福喜等采用標(biāo)準(zhǔn)k～ε模型,并用VOF(volume of fluid)法追蹤自由水面計(jì)算了溢流壩上的整個(gè)流場(chǎng)[5];2006年董延超等采用 RNG k～ε紊流模型,利用流體體積分?jǐn)?shù)(VOF)模型求解曲線自由水面和笛卡爾自適應(yīng)網(wǎng)格來(lái)剖分計(jì)算區(qū)域,對(duì)大伙房水庫(kù)陡槽式溢洪道流場(chǎng)進(jìn)行了三維紊流數(shù)值模擬[6],這些研究成果為泄水建筑物中復(fù)雜水流的精細(xì)數(shù)值模擬累積了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù).

1 工程概況

威遠(yuǎn)江水電站位于云南省思茅地區(qū)景谷縣境內(nèi)威遠(yuǎn)江下游河段上,是威遠(yuǎn)江干流的唯一骨干電站.威遠(yuǎn)江電站緊接糯扎渡水庫(kù)庫(kù)尾,糯扎渡水庫(kù)建成后,該河段即成為糯扎渡水庫(kù)淹沒(méi)區(qū).因此,下游對(duì)威遠(yuǎn)江電站無(wú)防洪、灌溉和供水要求,威遠(yuǎn)江電站開(kāi)發(fā)任務(wù)較為單一,即水力發(fā)電.威遠(yuǎn)江水電站裝機(jī)容量3×24MW,年發(fā)電量2.9632億kW?h.擋……