在水资源匮乏,社会经济高速发展的大背景下,我国的水资源供需矛盾日益突出。我国北方缺水地区,修建的很多多孔拦河闸以及多孔蓄排兼用水闸,除在汛期过流量大时可能全部开闸放水外,多数情况为少数孔局部开启运用,闸后流态为复杂的三元水流。在闸门开启或关闭过程中,闸下水流具有非恒定流特性,对水工建筑物会产生不利影响。但对于北方水闸进行设计时仍依据现行水闸设计规范和《水工设计手册》按照平面问题和恒定流条件下得出的公式计算和设计消能设施,建成的消能防冲设施损毁严重。论文基于CFD计算流体力学方法,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,建立闸下三元流有限差分数值模型,对闸后三元非恒定流特性和控导措施及效果进行了初步研究。主要研究内容和成果如下:设计并实现了多孔水闸少数孔局部开启闸下三元非恒定流试验测试系统,该系统由水循环系统、闸门启闭系统以及水位自动监测采集系统构成,数据采样精度在±0.2mm以内,采样频率可控,满足实验要求;进行了闸门不同开启历时和不同局部开启方式的闸下出流试验。对应各种开启工况测定了下游关键断面处的水位变化过程,观察不同工况下闸下三元非恒定流的流态变化;利用CFD软件建立闸下三元流有限差分数值模型,验证了数学模型模拟的准确性。观察了闸后一次水跃、二次水跃和回流等现象的演变过程。分析发现,在启门历时为0.5min工况下,闸门开启过程中消力池内的最大流速比流场稳定后流速高出3.6%,在相同启门历时情况下,闸门开启过程中的二次水跃距闸门的最大距离比流场稳定后的要大;探索导流墙对闸下三元恒定流与三元非恒定流的控导影响,发现在消力池内布置0.5倍的导流墙具有增加主流宽度,使二次水跃位置提前,改善流场内流速分布的作用。