凹槽长度对后台阶湍流特性影响研究

作者：张维乐; 王芳芳; 吴时强; 吴修锋; 徐准; 孙晨光

来源：水力发电学报, 2022, 1-9.

• 凹槽
• 后台阶流动
• 时均再附距离
• 紊动能
• 流速

为探究上游凹槽长度对后台阶流动影响，采用数值模拟方法对雷诺数6500、9000下后台阶流动进行研究，得到不同凹槽长度下，凹槽内、后台阶流道内流速及湍动能分布和后台阶时均再附距离的变化规律。结果表明：1.凹槽可以减小后台阶时均再附距离，但当凹槽长度大于等于7倍台阶高度时，时均再附距离受凹槽长度影响较小，并趋于定值，相比无凹槽情况，时均再附距离平均减小12%；2.凹槽长度可以改变后台阶分离点断处湍动能分布，增大分离点处湍流度。当凹槽长度大于等于7倍台阶高度时，断面湍动能呈现出S型分布，极大值出现在0.3倍流道高度附近；当凹槽长度小于7时，湍动能分首先在0.05倍流道高度附近达到极大值，而后0.6倍流道高度附近达到极小值。3.通过缩放尺度因子，得到后台阶流动近似再附距离，解释了湍流度对后台阶流场的作用机理。时均再附距离与近似再附距离有着良好的线性关系，湍流度增大促进自由剪切层的下沉，缩短剪切层再附到下游壁面的时间，进而缩短了时均再附距离。

• 单位
  南京水利科学研究院; 天津大学; 建筑工程学院