溢洪道挑流消能数值模拟计算模型的选择

采用数值模拟的研究方法,以溢洪道为研究对象,分别采用标准k-ε模型与RNG k-ε模型,对溢洪道进行二维水气两相流数值模拟,通过与物理模型试验数据相对比,探究不同计算模型对溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。经验证标准k-ε模型计算所得结果较为准确,且耗时较短。     

竖井旋流式泄洪洞数值模拟

本文采用k-ε双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法，数值模拟竖井旋流泄洪洞复杂的水流运动，得到自由水面，流速及压力等水力要素的分布规律。数值模拟结果与已有模型试验数据的对比分析表明，采用的数值方法能够较好地模拟竖井旋流泄洪洞泄流过程。此外，利用数值模拟的结果对竖井的泄流能力和消能率进行了验证。     

水平旋流式内消能泄洪洞数值模拟分析

为了探究水平旋流式内消能泄洪洞的消能机理及相关水力要素的变化情况,采用RNGk-ε双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,并结合公伯峡水电站的原型观测资料,得到了洞内流速和压强等水力要素的分布规律。数值模拟结果与公伯峡水电站原型观测数据的对比分析表明,数值模拟方法能够较好地模拟水平旋流泄洪洞的泄流过程;通过改变旋流室入流角度,得出了压强、通气量和消能率的变化规律。     

旋流式竖井泄洪洞水力要素的数值模拟与试验研究

通过水气二相流(VOF)方法的标准k-ε双方程紊流数值模型对旋流式竖井泄洪洞的水面线、压力、流速、紊动能及紊动耗散率等重要的水力要素进行数值模拟并通过试验对计算结果进行比较分析,结果表明:计算值与实际测量值吻合比较好,验证了VOF方法的标准k-ε双方程对旋流式竖井泄洪洞水力要素模拟的可行性.     

旋流排螺装置内水流特性数值模拟

旋流排螺装置借鉴旋流排沙的原理,通过装置内产生的螺旋流使水和钉螺分离。为了探明装置内水螺分离机理,必须研究其流场全面图景。采用雷诺应力模型(RSM),结合流体体积函数(VOF)方法对旋流排螺装置的水气两相流进行三维数值模拟研究,并分析研究二次流分布特性。计算的自由水面和三维流速分布均与试验结果吻合较好。计算结果表明:切向流速分布呈现强迫涡特征,流速随半径的减小而减小;隔板能够抑制边壁处向上运动的水流、减弱携钉螺溢出的二次环流,对钉螺的有效排除有着关键作用。研究成果可为控制涵闸渠道钉螺扩散,改进旋流排螺装置提供技术技撑。     

黑龙江干流松花江汇口江段三维数值模拟研究

为了详细了解黑龙江干流松花江汇口河段的水流流场情况,采用三维数学模型方法对松花江汇口段进行模拟研究.并引进水气两相流的VOF模型,与k-ε模型结合的方法进行计算模拟.数值求解采用SIMPLE 算法的改进形式SIMPLEC算法.网格划分则采用了非结构化混合网格以增强对复杂边界的自适应性.     

地下水流模型的建立——以华北平原为例

地下水流模型是辅助地下水资源量评价的一种工具,采用的建模方法主要是有限元法、有限差分法和边界元法。基于有限元法的地下水流模型包括地下水概念模型、数学模型、数值模拟模型3部分。概念模型建立包括含水层结构概化、研究区边界概化及水力特性确定3个步骤;数学模型和数值模拟模型建立包括数学方程式描述、区域剖分、定解条件处理、源汇项、水文地质参数确定、模型识别与检验及水量均衡分析7个步骤。以华北平原地下水流模型为例,阐述建模过程。     

考虑掺混程度的水气混合流体动力黏滞性模型

水气混合流体动力黏滞性是数值模拟水气混合流体流动的关键参数,其大小受掺气量、水气掺混程度和温度等因素的影响。然而,现有的水气混合流体黏滞性模型大多仅考虑了气体掺量的影响,导致不同模型之间的差异性较大,同一气体体积分数条件下,不同黏滞性模型得到的水气混合流体黏滞系数相差可达到两个量级。该文结合试验测试、理论推导以及数值模拟等手段,提出了一种水气混合流体黏滞性测试方法,利用纯水对该测试方法进行了验证,试验测试结果验证了该方法的正确性和可行性。在此基础上,通过定义表征气体掺混程度的参数,推导了一个能够同时考虑掺气量及掺混程度的水气混合流体黏滞性模型,并分析了水气混合流体黏滞性随掺气量及掺混程度的变化规律。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

带闸墩溢流坝控泄工况二维与三维数值模拟

引入水气两相流模型,利用k-ε紊流模型模拟银盘水电站带闸墩坝面上的复杂紊流流场,采用非结构网格来处理复杂的边界形状,采用有限体积法进行迭代求解。通过二维和三维模拟计算得到坝面水流的水面线位置、坝面压力分布以及流线分布情况,并将二维和三维数值模拟结果与物理模型试验结果进行对比分析。结果表明,与二维计算结果相比,三维计算结果与物理模型试验结果吻合程度更高,特别是对进口压力与水跃发生点的模拟,三维模拟更加准确。     

泄洪洞旋流阻塞消能的数值模拟

运用标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型、标准κ-ω模型,并结合VOF法对公伯峡水电站右岸泄洪洞的水流进行数值模拟,利用原型观测资料对计算结果进行对比验证,结果表明RNGκ-ε模型的模拟结果与原型观测资料最为接近。在此基础上,把原泄洪洞的旋流洞及其后段简化为直洞并在直洞不同位置布置阻塞,然后应用RNGκ-ε模型对其内部水流进行数值模拟,通过比较消能率、沿程压力及流场空化数分布,得出阻塞最佳布置位置,并给出最佳位置下水流的湍流特性。     

基于不同数学模型对某弯道式渠首水沙运动的数值模拟对比研究

以新疆某弯道式渠首为研究对象,分别采用CCHE和Fluent建立数学模型,对该渠首水沙运动规律进行数值模拟研究,并将模拟数据与物理模型试验结果进行比较分析。研究结果表明:两种数值模型的计算结果与物理模型结果吻合都较好,但与Fluent模型相比,在水流流态方面,CCHE模型能更准确地反映弯道下段自由水面的横比降现象;在泥沙横向淤积方面,CCHE模型可充分体现环流作用下泥沙冲淤效果;在计算用时方面,CCHE模型也明显耗时更少,证明CCHE模型能够更高效、更准确地模拟预测弯道水沙运动。     

基于 Fluent 的水气两相流的数值模拟

在水利工程中,因水流水头高、流速大、紊动强、水流表面或过流边界突变．造成大量的空气掺入水流中．形成水气两相流．称之为掺气水流。随着计算机技术的迅速发展．计算流体力学的数值模拟技术有了很大发展．本文以Fluent6．2软件为基础．采用标准紊流模型．对明渠水气两相流进行了数值模拟研究．     

新疆头屯河水库溢洪道挑流鼻坎数值模拟

采用数值模拟的研究方法,以头屯河水库溢洪道挑流鼻坎为研究对象,运用标准k-ε计算模型结合流体体积分数法(VOF)追踪自由水面。对溢洪道进行三维水气两相流数值模拟,通过与不同工况下物理模型试验数据相对比,证实了溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。研究成果为后期使用数值模拟的研究方法进行溢洪道挑流鼻坎优化设计提供了理论依据。     

低扬程立式轴流泵装置模型马鞍形区研究

结合南水北调东线工程某大型泵站,采用物理模型试验和数值模拟方法,对低扬程立式轴流泵装置模型的马鞍形区进行了研究。试验结果表明,低扬程立式轴流泵装置在部分流量区域出现不稳定的马鞍形区,马鞍形区扬程范围大约在1.3Hd~1.6Hd;各个叶片安放角度下的马鞍形区流量范围各不相同,在0°叶片安放角下,在50%~75%的设计流量之间出现马鞍形区。结合不同工况的数值模拟结果,对装置模型马鞍形区的流动特性进行了分析,发现叶轮进口轮缘和叶轮出口轮毂产生二次回流是造成低扬程立式轴流泵装置模型效率下降和运行不稳定的直接原因。     

查日扣水电站竖井旋流泄洪洞水力学数值模拟研究

水力学数值模拟计算具有成本低、效率高、计算精度高的优点,是水力学研究的新手段。为研究其在竖井旋流泄洪洞复杂水流特性的适应性,用k-ε紊流模型以及VOF方法,对查日扣水电站旋流泄洪洞进行了水力学数值模拟研究。研究结果表明:水力学数值计算在流量、流速、压强等方面与水工模型试验误差较小,计算精度比较高;在计算水流掺气量、通风流速、水流流线等方面,数值计算更有优势,能简单直观的给出结果;在计算水流脉动压力、河道的冲淤变形等方面还有一定的不足,要参考模型试验成果。更多还原     

输水暗涵水气两相流数值模拟

本文建立了耦合VOF法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,同时考虑了沿程壁面粗糙度的影响。结合南水北调东线一期工程济南段进行了输水暗涵水气两相流数值模拟。首先与水工模型水深和流速分布的试验结果进行了对比分析,吻合较好;其后重点分析了实际工程中输水暗涵下卧段的流场情况,结果表明:下卧段入口和出口处水流过渡较好,与下卧段水工模型试验观察到的现象一致;在过流断面上,流速是非均匀的。此外还模拟得到了输水暗涵沿程水深分布情况,总体上水深呈下降趋势。     

不同扩散角下单侧渐扩消力池水力特性研究

为揭示单侧渐扩消力池在不同扩散角下的流场特性,基于FLOW-3D软件,采用TruVOF法及RNG k-ε双方程紊流模型对单侧渐扩消力池的不同扩散角进行三维数值模拟,重点研究了消力池内的流速与漩涡特性,并将模拟计算得出的水面线、时均压强与物理模型试验结果进行对比验证。结果表明：数值模拟与物理模型试验结果基本吻合;消力池底板附近流速分布不均匀,非扩散侧流速较大,且随着扩散角度的增大,最大临底流速逐渐向非扩散侧偏移;随着扩散角度的增大,扩散侧逐渐出现贯穿性立轴漩涡,且漩涡空间尺度也逐渐变大,漩涡位置相对稳定;消力池内漩涡的强涡区均出现在漩涡中部,沿轴向整体呈现“两头小中间大”的分布规律。     

输水暗涵水气两相流数值模拟

本文建立了耦合VOF法的三维非稳态水气两相流k-ε模型，同时考虑了沿程壁面粗糙度的影响。结合南水北调东线一期工程济南段进行了输水暗涵水气两相流数值模拟。首先与水工模型水深和流速分布的试验结果进行了对比分析，吻合较好；其后重点分析了实际工程中输水暗涵下卧段的流场情况，结果表明：下卧段入口和出口处水流过渡较好，与下卧段水工模型试验观察到的现象一致；在过流断面上，流速是非均匀的。此外还模拟得到了输水暗涵沿程水深分布情况，总体上水深呈下降趋势。