第41卷第5期2023年5月水电能源科学WaterResourcesandPowerVol.41No.5May2023DOI:10.20040/j.cnki.1000-7709.2023.20221950龙落尾式泄洪洞泄流数值反馈与掺气设施布置优化王廷1,黄耀英1,詹双桥2,申幸志2,王显峰3(1.三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌443002;2.湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司,湖南长沙410007;3.湖南涔天河工程建设投资有限责任公司,湖南永州425500)摘要:为验证和优化涔天河水库扩建工程#1泄洪洞“龙落尾”布置方案,首先建立#1泄洪洞泄流数值计算模型,然后根据室内试验翼型掺气坎后的空腔回水结果反馈数值计算模型的合理性,进而基于水力安全和经济综合原则定义了掺气坎体型的优化目标函数,最后利用反馈数值计算模型研究#1泄洪洞掺气设施优化布置。研究表明,采用结构化矩形网格的FAVOR方法、VOF方法、RNGκ-ε湍流模型及精细网格的数值模型进行模拟,其计算结果与室内试验结果在空腔长度和空腔形态上的规律较为接近;#1泄洪洞翼型坎挑坎角度α和坎后底坡坡率θ最优值分别为10%、20%。关键词:龙落尾;翼型掺气坎;空腔回水;数值反馈;布置优化中图分类号:TV651.3;TU313文献标志码:A文章编号:1000-7709(2023)05-0105-04收稿日期:2022-09-19,修回日期:2022-10-30基金项目:湖南省水利科技项目(湘水科计[2017]230-28)作者简介:王廷(1983-),男,博士,研究方向为大坝安全与稳定,E-mail:jerry828045@163.com通讯作者:黄耀英(1977-),男,博士、教授,研究方向为水工程安全监控及数值计算,E-mail:huangyaoying@sohu.com1概况涔天河水库扩建工程是具有灌溉、防洪、下游河道补水和发电,兼顾航运等综合利用的大型水利水电枢纽工程,水库正常蓄水位为313.0m,水库总库容为15.1×108m3,为Ⅰ等大(1)型水利水电枢纽工程。该工程泄洪建筑物为#1、#2泄洪洞联合泄洪,均布置于右岸。初步设计阶段批复方案中,#1泄洪洞沿程设置8道掺气坎,出口采用挑流消能。在技施阶段中,发现初设中的掺气体型效果差,虽然通过减压模型试验重新选定的掺气坎体型一定程度上可以缓解原设计掺气坎效果差的问题,但该掺气坎体型复杂,施工难度较大,若施工控制不到位有可能形成新的空化源,给工程安全带来隐患。对此,本文结合涔天河水库扩建工程#1泄洪洞泄洪物理模型试验成果,采用FLOW3D软件对#1泄洪洞推荐掺气减蚀设施布置进行验证和优化。在数值模拟过程中,采用结构化矩形网格的FAVOR方法、VOF方法、RNGκ-ε湍流模型及精细网格来提升模拟效果,最终提出了#1泄洪洞采用“龙落尾”布置...
