特斯拉阀鱼道与竖缝式鱼道水力特性数值模拟研究及可行性分析

为探究特斯拉阀鱼道和两种竖缝式鱼道能否满足鱼类洄游条件,基于Fluent采用标准RNG k-ε湍流模型和VOF多相流对自由水面进行捕捉的方法,对3种鱼道池室流场进行三维湍流数值模拟,主要采用相同的边界条件研究3种鱼道的水力特性对四大家鱼洄游的影响。分析得出,3种鱼道主流明确,流态分区明显,从底层到高层,主流流态越来越不明显,流速呈减小趋势。双侧竖缝式鱼道、异侧布置竖缝式鱼道和特斯拉阀鱼道的平均流速分别为0.49、0.45和0.69 m/s,平均回流区占比分别为0.67、0.71、0.69,最大流速分别为1.24、1.49、1.54 m/s。双侧竖缝式鱼道、异侧布置竖缝式鱼道和特斯拉阀鱼道的断面最大流速分别为1.09、1.38、1.54 m/s,断面平均流速为0.75、0.57、0.85 m/s。双侧竖缝式鱼道最大湍动能0.054 m^(2)/s^(2)出现在上层水体隔板后方,其余绝大部分区域湍动能小于0.05 m^(2)/s^(2);异侧布置竖缝式鱼道最大湍动能0.072 m^(2)/s^(2)出现在上层水体竖缝出口处,其余绝大部分区域湍动能小于0.05 m^(2)/s^(2);特斯拉阀鱼道最大湍动能0.221 m^(2)/s^(2)出现在上层水体的单元回路中,主干道的绝大部分区域湍动能小于0.05 m^(2)/s^(2)。分析得出3种鱼道的流速、流态满足鱼类洄游条件,3种鱼道预计鱼类洄游路线区域的湍动能满足鱼类洄游条件,本文研究成果可为以后的鱼道结构设计提供思路。