臺(tái)階式溢洪道摻氣水流數(shù)值模擬.pdf

1、臺(tái)階式溢洪道的消能效果顯著，臺(tái)階水流是以其強(qiáng)迫摻氣為重要特征的復(fù)雜流動(dòng)，目前大多數(shù)已有的數(shù)值模擬方法不能夠很好地模擬出水流的摻氣情況，而FOW3D數(shù)譏投擬中卷氣模型的出現(xiàn)，從理論上來(lái)講可以對(duì)水流的摻氣情況進(jìn)行模擬。本文在前人臺(tái)階式溢洪道模型試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，從雷諾平均N-S方程出發(fā)，采用苻限體積法離散控制方程，選用卷氣模型、多相流模型、湍流模型（RNGk-ε），采用GMRES算法進(jìn)行壓力求解，采用Multi-Block和FAVOR技術(shù)結(jié)

2、合的方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，運(yùn)用FLOW-3D軟件對(duì)臺(tái)階式溢洪道水流進(jìn)行數(shù)值模擬，本文數(shù)值模擬的結(jié)果與已有的試驗(yàn)結(jié)果叢本吻合。
　　本文通過(guò)對(duì)三種不同臺(tái)階類型的溢洪道進(jìn)行數(shù)值模擬，水庫(kù)上游水位分別為：10cm，15cm，20cm，25cm，28cm，相應(yīng)單寬流量分別為0.0499m2/s，0.118m2/s，0.187m2/s，0.269m2/s，0.319m2/s，得到臺(tái)階式溢洪道的初始接氣位置發(fā)生點(diǎn)，摻氣濃度分布規(guī)律，水流流態(tài)，水流

3、流速分布規(guī)律，臺(tái)階內(nèi)部的水流流態(tài)，臺(tái)階斷面的壓力分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：水流經(jīng)過(guò)堰頂?shù)竭_(dá)過(guò)渡段，水而有明顯的降低現(xiàn)象，進(jìn)入臺(tái)階段后壩面水深先沿程減小后趨于穩(wěn)定，隨著水深的增加，在初始臺(tái)階處出現(xiàn)收縮斷面的現(xiàn)象越來(lái)越不明顯，臺(tái)階內(nèi)部呈較大的順時(shí)針?shù)鰷u流動(dòng)；由于水深的的增大，空氣不易卷入水體中，初始摻氣位置隨之下移；在同一臺(tái)階斷面上，臺(tái)階底部的摻氣濃度變化沒(méi)有臺(tái)階上部摻氣濃度變化大，越靠近水面摻氣量越大，摻氣增長(zhǎng)速率越快。在流量相同，坡度不變