在水平旋流洞末端增加先收缩后扩散设施,能够对旋流洞段的水流起到明显的增压减速作用,同时泄洪洞的整体消能率也能大幅提升。然而,对于这种新型的阻塞式水平旋流泄洪洞,旋转与扩散形成的强剪切水气混掺两相流的研究还未成熟。本文依托国家自然科学基金面上项目——"旋流阻塞与旋流扩散复合内消能工强剪切两相流水力特性研究”,对阻塞扩散段的水气两相流进行了较细致的数值模拟研究,采用Realizable k-ε双方程紊流模型和Mixture两相流模型进行模拟。主要研究成果如下:(1)对水气两相流的数值模拟方法进行了细致的研究与讨论,选择了一套适用于本文强旋转水气两相流流动的模拟条件。(2)对阻塞扩散段两相流基本水力特性的变化规律进行了描述和分析,包括:流态,空腔直径,压强,流速,紊动能及耗散率。(3)阻塞式水平旋流泄洪洞的总消能率可达到80%以上,其中,本文研究的阻塞扩散段及导流洞前段的消能率几乎占总消能率的一半,消能效果明显。(4)在扩散段和导流洞前段的负压范围内,水流空化数较小,存在发生空化的风险,但该段水流为水气两相流,掺气充分而均匀,空蚀破坏的可能性将大大降低。(5)通过分析流态、流速及掺气浓度,认为水流掺气的主要诱因是阻塞扩散段出现了水跃,其掺气机理主要类似水跃流自由面掺气,同时还附加了旋转离心力作用,依此提出旋流水跃掺气新概念。