高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

罗永钦; 刁明军; 何大明; 白绍学

doi:CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

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高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

罗永钦, 刁明军, 何大明, 白绍学

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罗永钦, 刁明军, 何大明, 白绍学. 高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析[J]. 水科学进展, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

引用本文:

罗永钦, 刁明军, 何大明, 白绍学. 高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析[J]. 水科学进展, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

LUO Yong-qin, DIAO Ming-jun, HE Da-ming, BAI Shao-xue. Numerical simulation of aeration and cavitation in high dam spillway tunnels[J]. Advances in Water Science, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

Citation:

LUO Yong-qin, DIAO Ming-jun, HE Da-ming, BAI Shao-xue. Numerical simulation of aeration and cavitation in high dam spillway tunnels[J]. Advances in Water Science, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

1.
云南大学亚洲国际河流中心, 云南省国际河流与跨境生态安全重点实验室, 云南昆明 650091;
2.
中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院, 云南昆明 650033;
3.
四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室, 四川成都 610065

基金项目: "十二五"国家科技支撑计划资助项目(2011BAC09B07);国家科技部科技基础性工作专项资助项目(2008FY110300)

详细信息

作者简介:
罗永钦(1982- ),男,四川中江人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学、跨境生态安全方面研究。E-mail:lyq411@tom.com

通讯作者:
何大明,E-mail:dmhe@ynu.edu.cn

中图分类号: TV122

Numerical simulation of aeration and cavitation in high dam spillway tunnels

1.
Asian international river center Yunnan University, Yunnan Key lab of international rivers and transboundary Eco-security, Kunming, 650091, China;
2.
Hydrochina Kunming Engineering Corporation, Kunming, 650033, China;
3.
State Key Hydraulics Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Chengdu 610065, China

Funds: The study is financially supported by the National Key Technologies R&D Program of China during the 12th Five-year Plan Period (No.2011BAC09B07).

摘要: 高坝明流泄洪洞的掺气减蚀问题倍受关注。以溪洛渡水电站3^#泄洪洞为研究对象,结合大比尺单体模型试验成果,应用分段计算方法对泄洪洞掺气减蚀问题进行了三维紊流数值模拟分析。结果表明:泄洪洞各道掺气坎布置合理且有稳定掺气空腔,掺气坎体型基本合理,明流段洞顶余幅足够。泄洪洞反弧段及末端一段区域水力特性复杂,应重点关注此部位的设计及施工问题。对于高流速、大梯度泄洪洞水力学问题,采用分段计算能提高计算速度。
- 高坝 /
- 明流泄洪洞 /
- 掺气减蚀 /
- 数值模拟 /
- 分段计算
Abstract: The aeration problem in spillway tunnels has attracted much attention in hydropower projects. A hydrodynamic model study of aeration devices is conducted for the 3^# spillway tunnel of Xiluodu Power Station. The study uses a 3-D numerical model and a segmentation algorithm to simulate the flow field in the tunnel. The result shows that the simulation agrees well with the experimental data from a large-scale physical model test. The layout and design of spillway aeration devices, and the clearance between the water surface and the top of the tunnel are proven to be reasonably arranged for the 3^# spillway tunnel according to the model simulations. The simulation proves the complicate nature of hydraulic regime in the ogee section. The emphasis should be on the design of the ogee section and its construction. The use of segmentation algorithms can improve the computational efficiency of high-speed flow simulation with presence of large velocity gradients.
- high dam /
- spillway tunnel /
- aeration and cavitation /
- numerical simulation /
- segmentation algorithm

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[2]	李君宁, 彭勇, 张建民, 姚德生. 微淹没圆形射流空化特性减压试验 . 水科学进展, 2016, 27(4): 594-601. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.014
[3]	罗永钦. 高水头泄洪底孔水力学研究方法适宜性分析 . 水科学进展, 2015, 26(2): 265-270. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.015
[4]	房克照, 刘忠波, 邹志利, 孙家文, 尹继伟. 波生沿岸流数值模拟 . 水科学进展, 2013, 24(2): 258-265.
[5]	张宏伟, 康海贵. 具有复杂计算域和地形的潮汐流动数值模拟 . 水科学进展, 2009, 20(1): 118-123.
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高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

1. 云南大学亚洲国际河流中心, 云南省国际河流与跨境生态安全重点实验室, 云南昆明 650091;

2. 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院, 云南昆明 650033;

3. 四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室, 四川成都 610065

基金项目: "十二五"国家科技支撑计划资助项目(2011BAC09B07);国家科技部科技基础性工作专项资助项目(2008FY110300)

作者简介:
罗永钦(1982- ),男,四川中江人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学、跨境生态安全方面研究。E-mail:lyq411@tom.com

通讯作者: 何大明,E-mail:dmhe@ynu.edu.cn

收稿日期: 2011-04-14
刊出日期: 2012-01-25

中图分类号: TV122

关键词:

高坝 /

摘要: 高坝明流泄洪洞的掺气减蚀问题倍受关注。以溪洛渡水电站3^#泄洪洞为研究对象,结合大比尺单体模型试验成果,应用分段计算方法对泄洪洞掺气减蚀问题进行了三维紊流数值模拟分析。结果表明:泄洪洞各道掺气坎布置合理且有稳定掺气空腔,掺气坎体型基本合理,明流段洞顶余幅足够。泄洪洞反弧段及末端一段区域水力特性复杂,应重点关注此部位的设计及施工问题。对于高流速、大梯度泄洪洞水力学问题,采用分段计算能提高计算速度。

English Abstract

Numerical simulation of aeration and cavitation in high dam spillway tunnels

1. Asian international river center Yunnan University, Yunnan Key lab of international rivers and transboundary Eco-security, Kunming, 650091, China;

2. Hydrochina Kunming Engineering Corporation, Kunming, 650033, China;

3. State Key Hydraulics Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Chengdu 610065, China

Funds: The study is financially supported by the National Key Technologies R&D Program of China during the 12th Five-year Plan Period (No.2011BAC09B07).

Received Date: 2011-04-14
Publish Date: 2012-01-25

Keywords:

Abstract: The aeration problem in spillway tunnels has attracted much attention in hydropower projects. A hydrodynamic model study of aeration devices is conducted for the 3^# spillway tunnel of Xiluodu Power Station. The study uses a 3-D numerical model and a segmentation algorithm to simulate the flow field in the tunnel. The result shows that the simulation agrees well with the experimental data from a large-scale physical model test. The layout and design of spillway aeration devices, and the clearance between the water surface and the top of the tunnel are proven to be reasonably arranged for the 3^# spillway tunnel according to the model simulations. The simulation proves the complicate nature of hydraulic regime in the ogee section. The emphasis should be on the design of the ogee section and its construction. The use of segmentation algorithms can improve the computational efficiency of high-speed flow simulation with presence of large velocity gradients.

罗永钦, 刁明军, 何大明, 白绍学. 高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析[J]. 水科学进展, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

引用本文:

罗永钦, 刁明军, 何大明, 白绍学. 高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析[J]. 水科学进展, 2012, 23(1): 110-116. doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

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高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

作者简介: 罗永钦(1982- ),男,四川中江人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学、跨境生态安全方面研究。E-mail:lyq411@tom.com

通讯作者: 何大明,E-mail:dmhe@ynu.edu.cn

Numerical simulation of aeration and cavitation in high dam spillway tunnels

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高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

doi: CNKI:32.1309.P.20120104.2014.011

1. 云南大学亚洲国际河流中心, 云南省国际河流与跨境生态安全重点实验室, 云南昆明 650091; 2. 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院, 云南昆明 650033; 3. 四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室, 四川成都 610065

作者简介: 罗永钦(1982- ),男,四川中江人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学、跨境生态安全方面研究。E-mail:lyq411@tom.com

通讯作者: 何大明,E-mail:dmhe@ynu.edu.cn

English Abstract

Numerical simulation of aeration and cavitation in high dam spillway tunnels

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作者简介:
罗永钦(1982- ),男,四川中江人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学、跨境生态安全方面研究。E-mail:lyq411@tom.com

通讯作者:
何大明,E-mail:dmhe@ynu.edu.cn

1. 云南大学亚洲国际河流中心, 云南省国际河流与跨境生态安全重点实验室, 云南昆明 650091;

2. 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院, 云南昆明 650033;

3. 四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室, 四川成都 610065

作者简介:
罗永钦(1982- ),男,四川中江人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学、跨境生态安全方面研究。E-mail:lyq411@tom.com