摘要：窄缝式泄洪消能是一种较为新型的、拉伸水舌、减少河床冲击的消能方式.为了研究窄缝式表孔泄洪水流水力特性,本研究将采用三维k-ε紊流模型并结合自由表面追踪的VOF方法对某具体工程的窄缝式表孔泄洪消能水流流态进行模拟计算.数值方法通过有限体积法进行离散,采用SIMPLEC算法进行求解,网格采用结构化网格布置提高计算效率,进口边界为水位条件,出口边界为大气压力环境,边墙为固壁边界采用壁面函数处理,数值模拟结果将与相应的水工物理模型试验资料结合进行验证与分析.试验数据为1:50比尺的物理模型所测资料,两者通过比较可以看出,表孔泄流能力的设计值与模拟值误差在合理范围内,表孔泄流水流水面线与试验值能够良好吻合,流速分布的实测值与模拟值的误差较小,表明该数学模型的结果合理可靠.另外,分析得出在表孔入口处底部流速偏高、顶部偏低,经过顺直的斜坡段在垂向上流速分布均匀,在出口底板突扩后,流速底部偏小.水面在表孔入口前形成壅水,斜坡上为跌水,在出口处为壅水.整个底板的压力分布在入口收缩处缩与出口突扩处均形成低压或负压区,侧收缩段的压力较大,突扩后降低.水位越高,负压越大.通过结论分析表明,三维k-ε紊流模型能够较好地模拟窄缝式泄洪消能,其模拟结果能准确地反应实际情况.
