旋流排沙装置排沙效率的数值模拟与试验研究

作     者：王昱 王哲辉 张宝泉 雒天峰 张晓龙 任伟龙 王玉昆 WANG Yu;WANG Zhe-hui;ZHANG Bao-quan;LUO Tian-feng;ZHANG Xiao-long;REN Wei-long;WANG Yu-kun

作者机构：兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点试验室甘肃兰州730050 甘肃省讨赖河流域水资源利用中心甘肃酒泉735000 甘肃省水利厅规费中心甘肃兰州730050 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2025年第1期

页      面：32-38,46页

学科分类：08[工学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52169015) 甘肃省重点研发计划项目(23YFFA0020) 甘肃省2023年水利科研与技术推广项目(23GSLK032)联合资助 

主　　题：数值模拟 水工模型试验 库区排沙 旋流场 

摘      要：为提高水库中排沙洞的排沙效率,研发了一种新型旋流排沙装置。利用数值模拟试验和水工模型试验两种方法,研究了旋流排沙装置中叶轮组合、旋流场的流速分布特征、旋流排沙装置对排沙洞口泥沙的冲淤特性和排沙效率的影响。数值模拟结果表明,旋流排沙装置中单叶轮的流场范围随转速的增大而扩大,但当叶轮转速增加至20r/s时流场范围不再增加;旋流排沙装置中组合旋流场范围取决于叶轮的转速及其布置方式,当以三角形方式布置时,组合流场范围也随叶轮转速的增加而扩大,但叶轮间距布置过小会导致能量耗散过高,叶轮间距布置过大则不能形成有效的组合流场,旋流排沙装置的最优运行状态为叶轮距离为70mm、转速为20r/s。数值模拟和模型试验结果表明,旋流排沙装置可有效增大排沙洞的排沙效率和冲淤范围,当库区水位较深形成冲沙漏斗时,旋流排沙装置可使排沙洞的排沙效率提高71.5%;当库区水位较浅形成冲沙廊道时,旋流排沙装置能使排沙洞的排沙量增加4.02kg,说明该装置对库区水深较浅的淤积泥沙具有较好的排出效果,对解决甘肃河西水少沙多型水库内的泥沙淤积问题具有重要意义。