峡谷型水库溢洪道V型迷宫堰过流能力分析

低水头条件下,迷宫堰超泄能力相对较大。对于山区峡谷型水库枢纽布置,溢洪道控制段宽度受地形地质条件限制,迷宫堰宫数多为单宫或两宫。通过水工模型试验,研究单宫(V型)迷宫堰不同布置方案的过流能力,并结合过堰水流流态分析其流量变化的原因。在此基础上,对试验研究成果进行数学回归拟合分析,得到可直接用于工程设计的V型迷宫堰过流能力计算公式。同时,对比分析了单宫(V型)和两宫(W型)迷宫堰过流能力、水流流态的异同。

V型与W型迷宫堰水力特性数值模拟对比分析

迷宫堰在低水头条件下,过流能力相对较大。但对于山区水库,溢洪道宽度往往受限(迷宫堰宫数通常不超过3宫)。运用FLUENT软件,基于VOF方法与RNG k-ε双方程湍流模型,研究了展长和单宫角度变化下V型(单宫)迷宫堰与W型(两宫)迷宫堰过堰水流水力特性。结果表明:在低水位条件下,宫头下游负压区真空度皆大于W型迷宫堰,堰后水流流态均较为平顺;随水头增加,V型迷宫堰通过侧堰的水流需要更长时间调整至主流方向且负压区逐步向下游方向扩展,W型迷宫堰负压区域则基本保持不变,所以V型迷宫堰过流能力大于W型迷宫堰,但其堰后流态更为紊乱。