第４１卷第３期２０２３年３月水电能源科学ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒＶｏｌ．４１Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０２３ＤＯＩ：１０．２００４０／ｊ．ｃｎｋｉ．１０００－７７０９．２０２３．２０２２１０９６基于ＶＯＦ模型溢洪道掺气槽位置数值模拟周凯１，２，牧振伟１，２，张红红１，２（１．新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐８３００５２；２．新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室，新疆乌鲁木齐８３００５２）摘要：为解决高水头溢洪道空蚀破坏问题，设计了３种方案，分别在桩号０＋１３０．７３、０＋１６１．７８、０＋１８６．３９处加设掺气槽，其对应的弗劳德数Ｆｒ分别为６．６５、７．９１、８．５３，并采用ＲＮＧκ－ε紊流模型和物理模型试验的方法，分析易发生空蚀破坏断面的掺气浓度及沿程水流空化数指标。结果表明，在桩号０＋１８６．３９处加设掺气槽，在易发生空蚀破坏截面临底掺气浓度大于１５％，沿程水流空化数均大于０．３，效果优于其他２种方案，可有效解决溢洪道空蚀破坏问题。关键词：溢洪道；掺气槽位置；ＶＯＦ模型；弗劳德数Ｆｒ；掺气浓度分布中图分类号：ＴＶ１３１．６文献标志码：Ａ文章编号：１０００－７７０９（２０２３）０３－０１０８－０４收稿日期：２０２２－０５－２３，修回日期：２０２２－０６－３０基金项目：国家自然科学基金项目（５１７６９０３７）；新疆维吾尔自治区高校科研计划创新团队项目（ＸＪＥＤＵ２０１７Ｔ００４）作者简介：周凯（１９９７－），男，硕士研究生，研究方向为水力学及河流动力学，Ｅ－ｍａｉｌ：２２８３３５７８１０＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：牧振伟（１９７３－），男，教授、博导，研究方向为水力学及河流动力学，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｊｍｚｗ＠１６３．ｃｏｍ1引言高水头泄水建筑物在较大流速部位易产生空蚀破坏，造成建筑物表层脱落，甚至形成流道内部的深坑。对此，主要采用在溢洪道上设置掺气槽的方法，来避免溢洪道发生空蚀破坏［１］。由于设置掺气槽，溢洪道内部流场紊动及水气混掺剧烈，现有量测方法很难实现对溢洪道内部水流特性的监测，且部分试验数据量测易产生误差，而数值模拟方法对溢洪道内部水力特性具有良好的观测能力。如赵莹等［２］采用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅκ－ε紊流模型，分别对Ｕ、Ｖ、矩形掺气槽进行数值模拟分析，得到加设掺气坎可有效避免高速水流对过流表面的破坏；高学平等［３］采用κ－ε混合湍流模...
