無壓隧洞內(nèi)消能工湍流數(shù)值模擬研究.pdf

1、無壓隧洞是常見的輸水和泄水建筑物，在水利工程中有著廣泛的應用。在過流時隧洞中可能會出現(xiàn)明滿流交替等一系列對結構安全不利的水流現(xiàn)象，因此，在隧洞進口處合理設置洞內(nèi)消能工，可有效改善隧洞結構的受力狀況及消能效果，同時降低工程造價。清楚的了解隧洞內(nèi)的水流流態(tài)及流場是設計洞內(nèi)消能工結構的依據(jù)與關鍵。本文結合喀什河吉林臺一級水電站引水深孔無壓隧洞洞內(nèi)消能工進行的水工及水力學模型試驗，對無壓隧洞洞內(nèi)消能工進行了全面深入的研究。通過比較各種追蹤自由面

2、的方法，選擇了流體體積法(VOF方法)來模擬自由水面，并與RNGк-ε紊流模型耦合建立了無壓隧洞內(nèi)消能工的水氣二相流數(shù)學模型。 根據(jù)不同的運行工況，利用計算流體力學軟件 FLUENT對無壓隧洞洞內(nèi)消能工的水流流態(tài)進行了二維簡化數(shù)學模型的數(shù)值模擬，在求解過程中采用混合結構網(wǎng)格來處理復雜的邊界形狀；采用了效率較高PISO算法進行計算，在計算過程中進行了相鄰校正和偏斜校正，減少了達到收斂所需的迭代次數(shù)。數(shù)值模擬計算所得到的洞內(nèi)水流流態(tài)