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消能设施是一种在水利工程中应用广泛的建筑物。伴随着水利事业的发展,在选择消能建筑物时出现了愈来愈多需要解决的难题,比如当下游水位较高时,泄水建筑物受到下游洪水的顶托作用,造成消力池内水位偏高等问题。在目前常用的三种消能型式中,选择哪一种才适合下游水位较高的重力坝,需要对多种消能工结构进行试验。这对保证大坝泄水安全和提高经济效益都具有深刻的意义。本论文利用Flow-3D软件对底流消能和面流消能进行数值模拟。研究两种消能方案的水力特性,并与水工模型试验的结果做对比。然后综合考虑消力池底板压强、流速分布和消能率,选定适合下游水位较高的重力坝的消能工。最后再对选定的消能型式进行池长、池深的优化设计。本论文主要研究内容和成果如下:（1）基于工程实际选定消能工型式和试验工况。根据大坝下游下伏基岩的抗冲性能和泄洪时下游洪水位较高（30年一遇下游水位已高过堰顶）等情况,确定本工程不宜采用挑流消能。因此拟定了底流消能和面流消能两种方案。通过实测资料和水工模型的试验数据,对比分析了各工况下的试验成果,确定了本论文的研究工况（9种）和研究内容（水流流态、底板压强、流速分布和消能率）。（2）通过消能工型式的水力计算和数值理论研究,得出消能的最不利工况:上游水位251 m,下泄流量Qp=3.33%=963 m3/s（受顶托）。以水力计算手册为基础,计算各工况下的流量系数、收缩断面水深以及两种消能型式所对应的最不利工况,并定出消力池尺寸。然后以数值模拟理论为蓝本,考虑计算软件的特性,拟定本工程的计算范围、紊流模型、离散方法、网格尺寸、边界条件等参数。（3）基于两种消能工的三维数值模拟及结果,提出底流消能更适合下游高水位的情况,优化出合理的设计参数。分别研究受下游水位顶托作用和不受下游水位顶托作用时,在9种工况下,底流消能和面流消能两种方案的水流特性（消力池水面流态、底板压强和各闸门对应的消力池的出流速度）和消能率。然后对比水工模型的试验成果,选定适合本工程的消能型式,最后对选定的消能工型式在池长和池深上进行优化。通过水工模型结果、软件模拟数据和工程的实际应用,建议在下游水位较高的重力坝中选定底流消能。