路用小尺寸明渠流的數(shù)值模擬.pdf

1、公路排水設(shè)施中常見(jiàn)小尺寸、小流量的粗糙明渠，明渠水流不僅擁有自由表面，還具有三維性和湍動(dòng)性的特點(diǎn)。由于明渠流動(dòng)的復(fù)雜性，通過(guò)理論計(jì)算或?qū)嶒?yàn)手段求解或觀察流場(chǎng)，有一定的困難。因此，如果能夠很好地利用數(shù)值模擬解決這類問(wèn)題，不僅可以對(duì)明渠流進(jìn)行更深層次的研究，指導(dǎo)工程實(shí)際，還可以節(jié)省人力、財(cái)力和時(shí)間。 本文采用數(shù)值模擬方法，對(duì)不同坡度和粗糙度的明渠流進(jìn)行研究，主要的研究工作和成果有： 1．對(duì)明渠流的研究現(xiàn)狀，以及湍流模擬和自由

2、表面追蹤技術(shù)的發(fā)展作了比較全面的回顧和展望。 2．選用RNGk-ε雙方程湍流模型，并引入水氣兩相流的VOF模型，利用幾何重建格式迭代生成自由水面，對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，采用有限體積法離散方程，選擇SIMPLEC方法對(duì)壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行耦合計(jì)算，建立了明渠流的數(shù)值模型。 3．二維模型的水入口分別采用常數(shù)流速分布和對(duì)數(shù)流速分布，模擬結(jié)果表明，水入口采用對(duì)數(shù)流速分布，可以有效地縮短水流從入口到形成完全發(fā)展湍流的過(guò)渡段長(zhǎng)