在火(核)电厂取水口中,蘑菇头式取水口是经常采用的一种取水型式。了解和掌握这种结构型式的取水口水力特性,对工程设计与取水口布置具有重要指导意义。本文在总结有关取水口研究现状及研究方法的基础上,采用模型试验和数值模拟相结合的方法研究和分析了蘑菇头式取水口近区水力特性。 模型试验研究中,采用粒子图像测速系统(PIV)对取水口及取水水域的速度场进行了量测,并详细分析了不同工况下的取水口水力特性;采用Realizable k-ε紊流模型,对与试验工况相同的复杂三维流场进行了数值模拟。计算结果与试验结果吻合较好,并得出比较一致的结论。主要成果有:(1)在不出现吸气旋涡的情况下,淹没水深对取水窗口、近区水域的流速分布和其他水力特性的影响均较小;(2)取水口内部及其近区流场具有明显的三维紊流特征,环境水流流速与取水口平均流速之比R是影响流速分布的主要因素;(3)在流动环境下,蘑菇头式取水口的进水流速呈不均匀分布,其不均匀程度随R的增大而增大,当R大于某定值时,取水口内有水流穿过。研究结果表明,Realizable k-ε紊流模型可用来预测取水口近区的流动。 本文采用PIV技术对蘑菇头式取水口复杂三维流场进行量测,揭示了取水口及其近区的水力特性,为取水口布置及设计提供了科学依据。