大扩散角二级消力池对三元水流的调整影响

针对闸下翼墙每侧扩散角为12°时,中低水位期单级消力池出池流速横向分布易不均匀的问题,基于物理模型试验,研究了二级消力池布置时出池流速横向分布变化规律。结果表明,随着下游水位降低,第二级消力池尾坎左右岸处的出池流速呈减小—增大—减小—增大四个阶段变化,各阶段的起始水位高低和水位区间大小与来流弗劳德数Fr密切相关,来流Fr越小,第二级消力池内水跃横向扩散主流的能力越强,受到第一级消力池两侧回流的干扰越小,阶段二的水位区间范围越大,且更适应中低水位;下游水位越接近阶段二的终止水位,第二级消力池尾坎两端流速越大,出池流速横向分布越均匀;Fr相同时,第二级消力池调整水流作用在低水位时更显著,消能率更大。该成果可供闸下消能设计和闸门运行管理参考。

导流墙对闸后三元水流特性的影响

为避免或减轻多孔水闸少数孔开启时产生的突扩式三元水跃及次生二次水跃对闸后防冲设施及河道的冲刷破坏,针对平板闸门单孔开启和连续3孔开启情况,在消力池中分别设置4种不同长度导流墙,通过物理模型试验和三维数值模拟研究了相应水跃特性及流速、流态特征。模型比尺采用1∶100,数值模拟采用RNG k-ε紊流模型和VOF方法。结果表明:在连续3孔闸门开启,闸门开度为1 m的试验条件下,导流墙长度为消力池长度的50%,60%,75%和100%时与未加导流墙情况相比,跃后水深分别降低了4.16%,1.66%,1.94%和2.22%;二次水跃距离分别缩短了17.14%,14.29%,2.86%和1.43%。导流墙长度为消力池长度的50%时跃后水深与二次水跃距离降幅最大,海漫上流速分布更加均匀。试验结果可为闸下消能设计和工程运行管理应用提供借鉴和参考。