典型双孔渡槽复杂流态的改善研究

为减轻渡槽在大流量运行时出现的水位波动较大、紊流和涡流等复杂流态问题，选取典型双孔渡槽模型进行水力学模型试验和三维数值模拟，应用物理模型与数值模拟相结合的方法研究渡槽出口的卡门涡街在被边界约束时对其上游产生的波浪回涌现象，通过机理解析提出“纺锤型”导流墩方案。研究发现，卡门涡街脱落频率与上游回涌波浪频率一致。边界约束下卡门涡街对上游流态影响机理为：涡街交替脱落产生横向的交变作用力，在边界约束下局部阻水进而形成波动并向上游传递，随着涡街的交替脱落，上游形成波浪交替回涌现象。施加“纺锤型”导流墩后，进出口流态得到改善，能大幅减轻涡街强度和对上游流态的影响，槽身最大波幅消减度达到80%以上。对比不同长度导流墩组合试验后，提出进、出口导流墩纵横比分别为1.5、2.0的最佳组合。