一种消能通道与过鱼通道独立的新式Tesla阀鱼道及其水力特性研究

作者：王元玖; 薛智博^*; 张春泽; 米家杉; 马倩

来源：中国农村水利水电, 2023, (09): 171-176.

• Tesla阀
• 鱼道
• 水力特性
• 数值模拟

Tesla阀特殊的结构形式，可以将反向流入的水流分别导入直/弯两组通道，并在导流柱末端摩擦碰撞进行消能，使池室内流速大大削弱。这种独特的流动特性非常适合用于设计鱼道，然而直接移用Tesla阀原始结构作为鱼道已被证实具有显著局限性。对原Tesla阀鱼道进行了结构优化，通过调整池室直/弯道宽度比，镂空导流柱并增加开口端长度等措施，得到了一种消能通道与过鱼通道相对独立的新式Tesla阀鱼道。利用数值模拟对比了优化后Tesla阀式鱼道与原方案的水力特性参数，重点分析了新式Tesla阀鱼道的流速变化规律、流场及紊动能分布情况。结果表明：新式Tesla阀鱼道相较于原方案具有明显优势，在保证消能效率不变的前提下，有效改善了池室流态，整体流速和紊动能较原方案更小。新方案显著提升了休憩区占比，池底比降范围为1%～3%时，原Tesla阀鱼道中休憩区占比为8.5%～1.2%，而新式Tesla阀鱼道内休憩区占比为44.7%～25.8%，增加了鱼类上溯成功的可能性。新方案池室内流速和紊动能随着底坡比降增加而增加，但过鱼通道内始终保持较低流速，而大流速主要出现在消能通道内。前两级池室消能通道中最大流速增涨率较高，而在3级池室以后则增涨率趋于变缓。过鱼通道内紊动能整体较低，当底坡比降小于2.5%时，该鱼道的上溯条件和经济性较好。

• 单位
  重庆交通大学; 交通运输部水运科学研究院