明渠彎道水流數(shù)值模擬分析.pdf

1、彎道河流普遍存在于自然界中，我國的黃河自古就有九曲十八彎之稱，彎道甚至可以認為是河流的基本組成單元之一，相對于順直河道水流特性,彎道水流具有一些順直河道水流所不具有的獨特特性，如彎道水流在其彎道處水面存在明顯的凹岸高凸岸低的水面橫比降，從彎道橫截面看，由于力矩作用存在明顯的環(huán)流特性，沿彎道水流方向看，環(huán)流呈順時針方向旋轉(zhuǎn)。研究彎道水流的特性對研究泥沙輸移、河道治理、岸堤防護、岸邊取水口等都有極大的現(xiàn)實指導意義。并且隨著計算機內(nèi)存的不斷擴

2、大、運算速度的不斷提升，借助計算機運用數(shù)值模擬方法研究彎道水流特性逐漸變得可行并趨于成熟。本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法研究了彎道水流特性的一般規(guī)律，具體內(nèi)容有：
　?。?）系統(tǒng)介紹國內(nèi)外關(guān)于彎道水流理論知識、數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
　?。?）借助ANSYS/ICEM CFD軟件建立正、反相接的90°彎道物理模型并劃分網(wǎng)格
　?。?）借助ANSYS/FLUENT軟件求解數(shù)值模型
　?。?）從彎道水面橫比降、彎道環(huán)流、

3、縱向流速等方面對連續(xù)彎道的水流特性進行分析，并用后處理軟件TECPLOT處理結(jié)果數(shù)據(jù)
　　在對以上內(nèi)容進行分析處理后，本文得出以下幾點結(jié)論：
　　（1）對于連續(xù)彎道的明渠流，水流受慣性力作用，在彎道處水面出現(xiàn)明顯的橫比降，凹岸水位恒高于凸岸水位，彎道進口處及出口處水位也受到彎道影響，水位出現(xiàn)波動。
　?。?）在彎道處表流由低水位的凸岸流向高水位的凹岸，底流則正好相反，這使得凹岸泥沙輸移到凸岸；兩彎之間過渡段較短不足以消

4、除前彎產(chǎn)生的環(huán)流時，前彎殘余環(huán)流對后彎水流產(chǎn)生影響，在一定條件下可能形成次環(huán)流。
　　（3）從縱向流速看，總體上沿縱向水流流速逐漸增大；在彎道進口前主流靠近凸岸，經(jīng)過一段距離后，主流開始逐漸向凹岸移動，到后彎入口處主流又重新偏向凸岸，后彎出口后，經(jīng)過一段距離主流回復(fù)到渠道中心處；縱向流速表層流速最大，中層流速次之，底層流速最小。
　?。?）標準k-ε湍流模型、RNG湍流模型及RSM湍流模型計算結(jié)果表明，三種模型都能反映流動的