Page 69 - 水利学报2021年第52卷第1期

型，如图 4 所示。该水电站调压室大井由开敞段和隧洞段组成，T 型调压室大井由直方形开敞段及一
条长隧洞组成，π型调压室大井由直方形开敞段和两条隧洞组成，开敞段中间设置隔墙分离，隔墙上
设置 4 个连通孔。调压室底板高程 87 m，总高度 35 m，连接管直径 7 m，长度 31 m，计算管道长
711.375 m。
采用 Star-CCM+进行网格划分和数值计算，其可自动生成高质量的多面体网格，网格最大值设置
为 1.0 m，连接管及大井敞开段进行网格加密（图 3），总网格数 67.52 万。根据上游水库水位将入口设
置为压力入口。出口设置为质量流量出口，质量流量曲线由 Topsys 导出。调压室顶部设置为压力出
口，相对压力为 0 atm。湍流模型采用 Realizable k-ε，固壁边界设置为无滑移壁面，近壁区采用标准
壁面函数法处理。
调压室涌浪水位的监测点设置在距离阻抗孔一定距离的位置，左右对称各设置 3 个监测点，距底
板 3 m，监测其静压值 P，并取其平均值计算调压室水位，两种体型监测点位置相同，监测量通过公
式 Z=P/9810+Z 转化为压力值，其中 Z 位监测点高程。
0 0

T-type

监测点
π-type
调压室

压力引水道
Unit2 压力水道 进口 2
Unit1 压力水道
出口 2 进口 1
甩负荷工况 启动工况
出口 1
700 700
600
600
（m 3 /s） 500 Unit 1 （m 3 /s） 500 Unit 1
400
400
Q/ 300 Unit 2 Q/ 300 Unit 2
200 200
100 100
0 50 100 150 200 250 300 350 0 50 100 150 200 250 300 350
T/s T/s
图 4 CFD 模型图

4 计算结果与分析

4.1 两种体型一维大波动计算结果与分析 导叶开启规律和导叶关闭规律如图 5 和图 6 所示，一维大
波动计算结果如图 7—13 所示。由图 7 可以看出，甩负荷工况下，T 型调压室和π型调压室的涌浪波动
规律相同，均随时间做周期性衰减。由图 8 可以看出，启动工况下，由于水位低于 100 m，π型调压
室分为两个单独的调压室，Unit2 机组正常运行，因此水位不变；Unit1 机组由空载启动，受到调压室
稳定断面积限制，Unit1 机组侧的最高涌浪比 T 型调压室高 0.34 m，最低涌浪低 1.78 m，最小淹没水

102
π-type Unit1
90 90 （0.15，86.57） 101 π-type Unit2
（50，86.57）
80 （30.15，86.57） 80 100 T-type
接力器行程/mm 60 接力器行程/mm 60 （3.65，43.285） 调压室涌浪高程/m 98
70
70
99
50
50
97
40
40
96
30
30
20
（0.15，16.4） 20 （10.05，8.657） 95
10 10 94
0 0 93
0 10 20 30 40 50 60 0 2 5 9 8 10 12 14 0 50 100 150 200 250 300
T/s T/s T/s
图 5 机组导叶开启规律示意 图 6 机组导叶关闭规律示意 图 7 甩负荷工况调压室涌浪波动
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