1、多噴孔淹沒式套筒閥是一種用于壓力管道的新型消能型式,它是利用多股多層噴孔使水流高速噴出后在消力池內卷吸、摻混,形成強烈紊動水流來消減輸水管道出口的剩余能量。目前,對于管道多孔射流的研究,多集中于動力工程中的混合問題和環(huán)境工程中物質的擴散問題,而對于利用多孔射流的紊動特性來消除管道出口處的剩余能量的研究目前尚不多見。本文采用RNG k-ε紊流模型對管道出口多噴孔射流消能進行了三維數(shù)值模擬研究,研究噴孔的大小、數(shù)量、以及布置方式對該消能工消

2、能效率的影響,并對噴孔的優(yōu)化布置方式進行初步的探索。首先從各方面回顧和評述了射流理論,并對目前所使用到的各種紊流數(shù)值模擬技術進行了分析和評價,為本文模型的建立和完善打下了基礎。通過比較各模型的優(yōu)缺點,結合實際條件,建立適合多噴孔射流的數(shù)學模型。給出了流動的控制方程,對控制方程進行了封閉、離散和數(shù)值求解。其次,本文對單孔、雙孔射流進行模擬,研究其射流的機理,并結合文獻中的實驗資料對數(shù)值模擬計算進行驗證。結果顯示計算值與試驗值吻合較好,以此

3、表明所采用的數(shù)學模型的可靠性,以及模擬計算值的合理性。本文以萬家寨引黃入晉工程第1區(qū)段的管道出口消能問題為實際算例,對計算結果進行了分析。比較了采用VOF法和彈性蓋法模擬自由水面對消力池內流場的影響,通過分析表明,兩種方法的計算結果差異不大,特別是對流場沒有影響,因而采用彈性蓋法模擬自由水面是合理可行的。從計算結果來看,噴孔的大小、數(shù)量、以及布置方式?jīng)Q定了該消能工的消能效率。為了比較不同的工況對消能效果的影響,本文提出了斷面余能比的概念