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武汉大学学报(工学版)2025年第03期:水电站水淹厂房事故动态过程数值模拟

来源:期刊VIP网 时间:


作者:江婷;张妍;刘跃飞;

单位:水电水利规划设计总院;金陵科技学院机电工程学院;

摘要:构建含主副厂房、主变洞、通风兼安全洞、进厂交通洞、3层排水廊道等主要洞室的地下厂房三维模型,采用体积函数(volume of fluid,VOF)法对水电站水淹厂房过程进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,分析蜗壳进人孔破裂涌水和水轮机顶盖破裂涌水这2种极端场景下的破裂口涌水流量、厂房内流场特性随时间演变的过程。为探讨涌水流量数值计算结果的合理性,引入孔口出流公式进行对比验证。数值模拟结果表明:1)蜗壳进人孔破裂涌水场景中,水流顺着楼梯井跌落至底层廊道层后水位逐层上涨,厂房高程越低处越危险,相关人员应快速向上逃生;2)水轮机顶盖破裂涌水场景中,水流充满最右侧水车室后喷涌而出,直射至厂房最左侧,厂房两侧区域较危险,相关人员应快速往厂房中部区域聚集然后向上逃生;3)底层廊道层、水轮机层、部分楼梯井在事故初期均会出现流速超4 m/s的高速水流区,人员在无法避免涉水逃生时,应避开此部分危险区域,尽快向上逃生。鉴于各水电站地下厂房洞室群组成和尺寸基本相似,研究对于类似工程具有重要的借鉴意义。

关键词:地下厂房;;水淹厂房;;VOF;;涌水流量;;流态特征

基金资助:国家重点研发计划项目(编号:2022YFC3005403);; 西藏自治区科技重大专项课题(编号:XZ202201ZD0003G)