摘要
抽水蓄能电站以水为载体，实现电网电能与水体势能之间的能量转换，在世界各国维持电能系统稳定的应用当中发挥重要作用。进/出水口作为抽水蓄能电站水道系统的重要组成部分，需满足进流和出流双向流动的水力特性要求。然而，往往受地形地质条件的限制，输水隧洞及明渠等与进/出水口相连接的结构复杂，进而影响进/出水口内部的水流条件。因此，本文通过数值模拟的方法，围绕复杂输水隧洞及明渠的布置形式对进/出水口水力特性的影响展开研究，具体内容包括： （1）建立清原侧式进/出水单体试验模型，从水头损失系数、流速分布等水力特性指标分析选取数值模拟组合方式的合理性：在保证全局网格尺度无关性检验和边界层尺度满足要求基础上，选择RSM湍流模型结合标准壁面函数的组合应用，对侧式进/出水口水道系统全局水流流动计算具有较好的模拟效果；针对侧式进/出水口输水隧洞精细化水流流动的研究，需选择DES结合SSTk??组合的湍流模型方可取得更高精度的计算结果。 （2）分析弯曲输水隧洞对侧式进/出水口水力特性的影响及弯曲输水隧洞本身的水力特性。选取输水隧洞水平弯曲和垂向弯曲两种常见的侧式进/出水口工程布置形式为研究对象，以沿程各断面特征流速、进/出水口流量分配评价了弯曲隧洞对侧式进/出水口的影响；探究了弯曲曲率、弯曲角度、雷诺数等影响因素对弯曲输水隧洞水力特性的影响规律。在此基础上，针对具有弯曲输水隧洞的侧式进/出水口，提出以流速差值为指导参数对其来流条件进行评判，并验证该指导参数的合理性。 （3）分析明渠反坡段的作用，探究合理的反坡段坡比。对比了明渠设置反坡段和明渠平底情况，以明渠内水流紊动程度和表面环流位置分析明渠反坡段的作用；在进流、出流两种工况下，探究了不同反坡段坡比对侧式进/出水口明渠水力特性的影响规律。提出了明渠反坡段坡比推荐值，侧式进/出水口明渠反坡段坡比1:3～1:5为宜。
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