水利工程天然水体自由水面模拟(1)程力学毕业(2)

　　工程介绍：某水力电站的泄洪洞，由于利用前期导流洞，做成一个“龙抬头”的泄洪洞形式，泄洪流量为1500个流量以上，洞口高程51m（相对出口高程，以下同），塔顶高程113m，堰面为wes剖面，堰顶高程53m，出口为自由出流。

泄洪洞纵剖面图（图2.1）

泄洪洞无压流自由水面（图2.2）

泄洪洞无压流压力分布（图2.3）

　　从图2.2、2.3可以看出，“龙抬头”泄洪洞在无压流情况下类似堰面流，在这种情况下，堰顶的流速大，压强小，尤其是在闸门槽下游位置，极易发生气蚀。请注意一点，隧洞是否有压还是无压流并不由程序自动判断，隧洞泄洪流态判断本身就是一个比较难的课题，判断隧洞是有压流还是无压还需根据相关的规范及水力学公式计算后确定，因为模型的上下游边界条件必须根据实际情况由软件的使用者判断输入，下面作者就仅仅改动下游边界条件为outflow后的情况做一模拟：

泄洪洞有压流自由水面（图2.4）

　　下游边界条件改变后水位很快上升到闸门槽中，隧洞也由无压流变为有压流，由此可见，边界条件的确定是很重要的。

　　三维泄洪洞泄洪水力模拟与二维模型大体一致，需要说明的是三维模拟的收敛条件更苛刻，计算所耗费时间将更长。

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