输水渠道中桥墩受水流冲刷的数值模拟研究

以恰木萨水电站工程为研究对象,通过目前模拟水气两相流较成熟的数值模拟方法进行分析,即采用标准k-ε计算模型进行求解,结合水气两相流VOF法,对水电站引水渠道及桥墩的三维水气两相流进行了数值模拟,探究渠道水流通过桥墩时发生的水流流态的变化,通过渠道压力场的变化,得出了桥墩受水流冲击力,为复核桥墩强度提供了理论依据,进行桥墩强度验算过程中直接采用此文成果。     

多级陡坡消力池内流场的数值模拟研究

为优化多级陡坡消力池设计尺寸,本文采用k-ε双方程模型结合VOF模型的数值模拟方法,对多级陡坡消力池内部水流进行三维水气两相流数值模拟.通过模拟校核工况下多级陡坡消力池流场,得到了模型内部水气两相流云图及流速矢量云图,经分析得出多级陡坡消力池第一二级池深、第三级池长有待优化的结论.本研究成果为优化多级陡坡消力池尺寸提供了理论依据.     

过堰水流数值模拟研究

文章运用FLUENT软件,以某城市景观河道的水流为研究对象,对小型实用堰的过堰水流进行了数值模拟研究。对过堰水流进行了数值模拟,采用FLUENT计算软件中的RNG k-ε模型(即重整化群k-ε模型)建立了三维水-气两相流模型,由于过堰水流水气交界面的波动较大,故选择VOF方法对水流的水气交界面进行跟踪模拟。控制方程的离散方法则采用有限体积法,并采用迎风差分格式进行空间离散。     

基于可变模糊集的南方农业水利工程实时堰过流能力分析

为提高实时堰过流量分析的准确性,设计一种基于可变模糊集的实时堰过流能力分析方法.将水气两相流假定为等温流动,过槽水流假定为恒定非均匀、不可压缩流,实施实时堰数值模拟,观察实时堰附近的水流要素.在数值模拟中,具体步骤为模拟条件设定、计算域的网格划分、模型选择以及模型构建.基于可变模糊集构建实时堰径流量模糊聚类分析循环迭代...     

泄水建筑物初拟尺寸优化方向的数值模拟

为探究楼庄子水流泄水建筑物初拟尺寸的可行性,以初拟泄水建筑物为研究对象,采用数值模拟的研究方法,以初拟泄槽及消力池尺寸建立模型,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,对泄槽及消力池内部水流进行三维水气两相流数值模拟。通过设计工况计算成果,对比分析流速矢量图及水气两相流云图等,提出泄水建筑物初拟池长、挑角等处的优化方向,分析成果为后期优化泄水建筑物设计体型提供了理论依据。     

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。     

泄水建筑物挑流泄洪安全控制技术研究

为寻求某水电站溢洪道的最优泄洪方式,选择合适的消力池尺寸。采用水气两相流方法,对某工程的大型泄水建筑物进行数值模拟。通过迭代计算k-ε两方程模型,利用追踪自由液面的VOF方法对水面线进行模拟,计算得到泄槽水面线、挑流水舌、消力池底板压力、挑距、流速等水力参数。通过分析消力池内水流流态选择合适的消力池尺寸,数值模拟结果与规范计算结果互相验证,吻合较好,验证了数值模拟成果应用在实际工程的可行性。     

楼庄子水库溢洪洞出口消能型式数值模拟分析

采用数值模拟方法,对楼庄子水库溢洪洞出口底流消能与挑流效能两种初拟方案进行分析研究,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,对溢洪洞不同方案进行了三维水气两相流数值模拟。通过同等计算条件下,设计工况计算成果分析,对比了两种方案的流速矢量图及水气两相流云图,结果:底流消能效果较好;两方案中,底流消能池深、挑流消能挑角均应进一步优化。     

坝身泄洪水气两相流二维数值模拟

为了全面了解坝身泄洪水力学特性,采用基于VOF方法的水气两相流二维紊流数值模型对坝身表孔泄洪进行了计算模拟,得到的坝面压力、水舌入水点等水力特性与1:50比尺的整体模型试验值基本吻合,同时还进一步分析得出了坝后较真实的水舌风场、坝身泄洪的能量损失过程以及水垫塘的水流特性,表明两相流数值模拟是研究坝身泄洪水力特性的有效方法。     

保水堰的交替水流数值模拟初探

为了对保水堰的交替水流进行数值模拟,依据保水堰恒定流情况下的工作特性,将保水堰的水流形态分成堰流和满流两种状态,分别建立保水堰不同流态下的非恒定流数学模型。分析两种不同水流形态的交替机理,建立两种水流的转换条件,联立两种不同形态的数学模型构成保水堰的堰流和满流交替的非恒定流数学模型。利用数值计算的方法对保水堰的水流交替情况进行了模拟,结果表明,通过将两种流态的方程进行组合,可以合理地模拟保水堰的水流交替过程。     

土石坝漫顶过程水力特性分析

土石坝漫顶过程极其复杂,溃决过程研究成果存在诸多争议。采用标准k~ε紊流模型和VOF方法对土石坝水流漫顶过程进行了水气两相流数值模拟,对漫顶过程水流流态、流速分布等进行了详细分析,揭示了坝面切应力分布规律。该规律的发现可以用于解释笔者先前提出的"落点冲蚀"猜想及"剪剥式"冲蚀理论,即漫顶条件下最先发生冲蚀的部位可能在坝坡中上部,漫顶冲蚀以台阶式冲蚀为溃决的主要特征。     

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。     

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。     

水平进水口自由表面旋涡数值模拟研究

旋涡运动是一种复杂的水流运动,目前尚难得出理论上的精确解。自由表面旋涡是水工建筑物进水口前的常见水力学现象,其发生常会对水工建筑物造成不利影响。旋涡数值模拟难度较大,尤其是吸气旋涡较难模拟出。建立了进水口旋涡三维数值模拟的模型,模拟出吸气旋涡现象。分析了计算结果与物理模型试验结果的差异,探讨了VOF法在水气两项流中的运用,为进一步进行吸气旋涡的三维数值模拟提供了一定经验。     

水气两相流分段分模型数值模拟方法研究

为了更准确地分析水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段水流特性,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的研究方法,以旋流阻塞扩散段至气体溢出段为研究对象,重点针对试验研究中难以对泄洪洞内部进行观测的问题,开展水气两相流分段分模型数值模拟方法研究。研究结果证明:Mixture模型和VOF模型在旋流区、水气掺混区和气体逸出区分类运用的可行性,且采用分段分模型和单模型数模结果相比表明,分段分模型数值模拟与试验结果更吻合。此外,数模仿真过程选取相对稳定的旋流均匀段作为进口边界,相对稳定压强作为出口边界的边界条件正确性得到验证。     

楼庄子水库泄水建筑物初选方案数值模拟分析

本文采用数值模拟的研究方法 ,以楼庄子水库泄水建筑物为研究对象,对溢洪洞底流消能与挑流效能两种初拟方案进行研究,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,对溢洪洞不同方案进行了三维水气两相流数值模拟。通过同等计算条件下,设计工况计算成果分析,对比了两种方案的流速矢量图及水气两相流云图,得出底流消能消能效果较好;并分析得出了底流消能方案池深、挑流效能挑角进一步优化方向,分析成果为楼庄子水库溢洪洞方案选取提供了理论依据,进一步比选过程中可直接运用本文成果。     

基于VOF法的长距离无压引水隧洞充水过程模拟

结合长距离无压引水隧洞充水过程,建立了水气两相流耦合VOF(Volume of Fluid)法的κ-ε紊流模型,近壁面采用考虑糙率影响的壁面函数,结合实际工程对长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟.模拟结果表明:隧洞内水位随充水时间的增加逐渐上升并趋于稳定;对隧洞充水过程中沿程典型断面的水气两相流进行了动态分析,结果表明进口流量为65 m3/s时水流能顺利通过隧洞;对某水库放水兼放空洞水深实测数据进行了验证对比,模拟结果与实验结果基本吻合.     

溢洪道挑流消能段水气两相流的数值模拟

为探究数值模拟计算所得溢洪道挑流数据的准确性,结合水气两相流VOF方法,采用标准k-ε模型对溢洪道中水气两相流进行了三维数值模拟。研究成果表明,计算域的流线、流场及水气运动过程与物理模型实验数据吻合良好,计算误差较小,为后期使用数值模拟的研究方法对溢洪道及挑流鼻坎型式的设计优化提供了理论基础。     

基于数字图像处理的掺气水流 气泡分布研究

通过试验室研究,借助高速数码摄像机,结合VC高级编程技术,开发掺气水流气泡分析 软件,提出一种自动识别水气两相流中气泡的数字图像处理方法,为图像处理技术与水气两相流 实测研究相结合的尝试和探索。研究成果将提高对高速水流掺气机理的认识,为今后进一步深入 研究图像处理技术在水流流场特别是高速水气两相流流场测量中的应用打下良好的基础,对提高 掺气浓度的测量水平和精度,进而提高水力模型试验水平、满足工程设计要求等都具有较高的学 术意义和实用价值。     

多层建筑物排水（污）系统非恒定流数学模型

建筑物污水排放系统中的水流为非恒定流，研究其系统中的非恒定流波的传播现象不但对预估管道中的各种水流现象，进行最优设计有着紧密的联系，同时对进一步研究管道中固体物的运动机理及水气两相流问题也有着重要的意义。本文通过应用特征差分方法，数值求解圣维南方程组，对管道中非恒定流进行了分析并建立了相应的计算机程序；对建筑物排污系统常见的边界情况进行了研究，并建立了无量纲的经验公式，这些公式作为边界条件与计算机程序相结合，可直接用于多层建筑物排水系统的模拟及预估