新型X寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池流場(chǎng)的三維數(shù)值模擬.pdf

1、寬尾墩聯(lián)合消能工的水流特性一般具有三維性和紊動(dòng)性。對(duì)于其中一種聯(lián)合消能工-新型X寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池同時(shí)還具有自由表面。該聯(lián)合消能工流場(chǎng)帶曲線的自由表面，復(fù)雜的幾何邊界給三維數(shù)值模擬帶來很大難度。新型X寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池作為消能工之一，在水利樞紐中得到廣泛的應(yīng)用，并且常常采用模型試驗(yàn)的方式來驗(yàn)證工程的安全性。本文針對(duì)寬尾墩聯(lián)合消能工的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)作了比較全面的回顧與展望。
　　當(dāng)前，數(shù)值模擬技術(shù)成為了研

2、究寬尾墩聯(lián)合消能工水力特性的重要手段，數(shù)值模擬日益成為研究高速水流的重要技術(shù)工具，在邊界條件正確、網(wǎng)格劃分合理、數(shù)學(xué)模型選擇恰當(dāng)?shù)那疤嵯拢瑪?shù)值模擬能夠真實(shí)反映模擬對(duì)象的水流特性。本文利用商用軟件FLUENT對(duì)魯?shù)乩娬拘滦蚗寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池流場(chǎng)了進(jìn)行物理模型對(duì)照的三維數(shù)值計(jì)算。
　　本文從N-S方程出發(fā)，采用有限體積法對(duì)新型X寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池流場(chǎng)進(jìn)行了紊流數(shù)值模擬，根據(jù)多種紊流模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，選

3、擇了RNGk-ε紊流模型，用VOF方法處理自由表面，利用幾何重建格式來生成自由表面，對(duì)復(fù)雜的邊界采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行處理。在對(duì)方程離散時(shí)采用了混合網(wǎng)格技術(shù)。為保證數(shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性和精確性，采用了目前較為流行的PISO類計(jì)算程序。通過工程實(shí)例的模型試驗(yàn)全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)一步對(duì)該工程的新型X寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池流場(chǎng)紊動(dòng)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，得到了泄流能力、流速場(chǎng)、壓力、水面線等的分布規(guī)律，數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析表明，兩者

4、吻合較好，滿足精度需要。
　　建立的三維紊流數(shù)值模型能夠比較準(zhǔn)確的模擬新型X寬尾墩-臺(tái)階溢流壩-戽式消力池流場(chǎng)的三維水流，為工程相關(guān)設(shè)計(jì)提供可靠的分析依據(jù)。由于寬尾墩是一種相對(duì)較新的消能方式，對(duì)其消能機(jī)理的研究還不充分，數(shù)值模擬方法也尚有許多需要改進(jìn)，對(duì)這些問題可以結(jié)合更多的實(shí)際工程進(jìn)行更深入的研究。
　　本文也對(duì)溢洪道的摻氣也進(jìn)行了數(shù)值模擬，就目前水氣兩相流理論和數(shù)值模擬現(xiàn)狀而言，計(jì)算方法是可行的，由于紊流、水氣兩相流及自