丟棄負荷工況下事故閘門井流態CFD數值模擬

摘 要:本文基于紊流模型對某水電站平板閘門及閘門井周圍湍流流場進行了CFD數值模擬，探討了在丟棄負荷工況下閘門井水位變化過程線和各時刻平板閘門上的壓力分布情況，并給出了閘門所受合力隨時間變化以及閘門井內橫斷面的流態圖，在此基礎上分析了丟棄負荷工況下閘門井內的這種流態對閘門振動的影響。

關鍵詞:閘門井平板閘門數值模擬

中圖分類號:TK730文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0101-02

水電站在運行時的負荷經常發生變化，這時機組就需要相應的改變應用流量，引水系統中發生非恒定流現象。單機組丟棄負荷時，水輪機的引用流量在短時間內減小為零，閘門井中水位往復波動，由于強烈的紊動而產生的脈動壓力作用在鋼閘門結構上，使之產生一定程度的振動。目前對于這種振動的機理尚不十分明確，也沒有行之有效的消除措施。基于此我們采用CFD和三維有限元方法對丟棄負荷工況下閘門的受力和閘門井內流態進行數值模擬。

1 數值計算模型

利用Gambit軟件按1:1建模，模型包括部分水庫、閘前引水管道、檢修閘門井、事故閘門井、平板鋼閘門和閘后引水管道。為了簡化計算，對模型做了適當處理，如保持引水管道的面積不變，近似的視管道截面為矩形。為了方便網格劃分，在不影響計算精度的前提下對閘門的工字鋼梁板進行適當加厚處理。閘門平面尺13600mm(寬)×12000mm(高)。模型網格劃分如圖(1)，對事故閘門井和事故閘門部位的網格將適當加密，網格總數為780000個。……