豎井式進(jìn)/出水口

彎道后的水流調(diào)整不好,可導(dǎo)致進(jìn)/出口存在嚴(yán)重偏流和水頭損失增大.為了保證豎井式進(jìn)/出水口的配水均勻性和水力穩(wěn)定,采用三維RNG k-ε紊流模型,對(duì)某抽水蓄能電站上水庫(kù)蓋板豎井式進(jìn)/出水口進(jìn)行了數(shù)值模擬,并進(jìn)行了模型試驗(yàn)驗(yàn)證.重點(diǎn)對(duì)比研究了豎井?dāng)U散段采用橢圓曲線與漸擴(kuò)錐管兩種形式在抽水工況出流時(shí)的流動(dòng)特性.計(jì)算結(jié)果顯示,漸擴(kuò)錐管的配水均勻性和穩(wěn)定性均好于橢圓曲線擴(kuò)散管的.對(duì)比分析了彎道后漸擴(kuò)錐管擴(kuò)散角分別為4.3°,5°和7°時(shí)的配水均勻性,計(jì)算結(jié)果顯示豎井式進(jìn)/出水口應(yīng)盡可能控制擴(kuò)散段的擴(kuò)散角,防止出現(xiàn)偏流;在彎管段后的擴(kuò)散段的擴(kuò)散角宜小于4.5°.采用物理模型對(duì)推薦體型進(jìn)行了驗(yàn)證,模型試驗(yàn)顯示按照推薦體型設(shè)計(jì)的進(jìn)/出水口配水均勻,雙機(jī)抽水工況下總水頭損失系數(shù)為0.48;雙機(jī)發(fā)電工況下,總水頭損失系數(shù)為0.33.

采用小孔擴(kuò)散方式所建立的軸對(duì)稱二維切片模型和二維軸對(duì)稱數(shù)值模型,對(duì)抽水工況的出流特性和尾流的水流擺向進(jìn)行了研究.試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果顯示,抽水工況下出流可視作射流,水流擺向與水位有一定關(guān)系,高水位時(shí)擺向河床,低水位時(shí)擺向水面;三維模型對(duì)比試驗(yàn)顯示,抽水工況下采用防渦板結(jié)構(gòu)時(shí)的進(jìn)/出水口水頭損失系數(shù)可達(dá)0.61,而無(wú)防渦梁、階梯防渦梁和水平防渦梁等3種結(jié)構(gòu)的水頭損失系數(shù)范圍為0.44~0.48;發(fā)電工況下水頭損失系數(shù)均接近0.40.試驗(yàn)結(jié)果顯示,豎向擴(kuò)散段的擴(kuò)散角小于9°時(shí)能保證配水均勻.采用2~3倍發(fā)電流量觀察發(fā)電工況時(shí)漩渦的形成,試驗(yàn)顯示漩渦的變化特征隨水位發(fā)生變化:高水位時(shí)在進(jìn)/出水口頂蓋上部形成單一的漩渦;當(dāng)水位降低到一定程度后,大環(huán)流轉(zhuǎn)化為若干個(gè)漩渦,漩渦數(shù)量與導(dǎo)流墩數(shù)量相同.兩個(gè)進(jìn)/出水口同時(shí)運(yùn)行時(shí),環(huán)流之間相互干擾,可能形成一順一逆環(huán)流.