梯形透水潛壩三維水流特性的數值模擬

王小明,程永舟,常留紅,徐 斌

(1.長沙理工大學水利工程學院,湖南 長沙 410114; 2.長江航道規劃設計研究院，湖北 武漢 430011；3.水沙科學與水災害防治湖南省重點實驗室,湖南 長沙 410114)

梯形透水潛壩三維水流特性的數值模擬

王小明1,2,程永舟1,3,常留紅1,3,徐 斌1

(1.長沙理工大學水利工程學院,湖南 長沙 410114; 2.長江航道規劃設計研究院，湖北 武漢 430011；3.水沙科學與水災害防治湖南省重點實驗室,湖南 長沙 410114)

基于OpenFOAM開源程序包,對4種透空率(0.1、0.2、0.3和0.4)潛壩的三維流場進行數值模擬,研究了透空率和流量對透水潛壩周圍三維水流特性的影響規律。結果表明:相同流量條件下,隨著透空率增大,壩后回流減弱,上升流高度降低,緩流區范圍減小,渦量減小,壩體腔內及壩后透水圓孔附近紊動能增大;相同透空率條件下,隨著流量增大,壩后緩流區范圍增大,回流逐漸減弱,摻混紊動作用加劇,渦量及紊動能的大小和影響范圍也逐漸增大。

透水潛壩;透空率;流場;渦量;紊動能;三維水流特性

潛壩附近的流場、渦量、紊動能等三維水流特性[1]是潛壩結構設計及優化的關鍵因素之一。國內外學者對丁壩周圍水流特性做了大量應用研究[2-5],發現傳統丁壩在發揮整治效果的同時,改變了局部流場和沖淤條件,影響了河段的生態環境。而且這些影響較為復雜,時間跨度很長。隨著人們對生態環境保護認識的不斷深入,近年來各種透水丁壩結構成為工程界和學術界的研究熱點。周根娣等[6]和李若華等[7]分別研究了四面六邊透水框架和框架群附近的水流特性。……