分段低压输水系统中堰井段水面波动数值模拟

为研究输水系统中堰井段水面的波动现象,采用Realizableκ-ε紊流模型耦合VOF法对分段低压输水系统进行二维数值模拟,分析了堰后水深对水面波动规律的影响,探讨了在外加扰动作用下水面波动的规律。结果表明,堰后存在高、低两个水位区间,堰后水位处于这两个区间时,水面将会以某一主要频率稳定持续地波动;当堰后水位处于这两个区间之外时,水面波动变得无规律或只有微弱的波动。外加扰动对水面波动会造成一定影响,当外加扰动频率与水面波动固有频率一致时,即使外加扰动强度很小也会引起水力共振,水面波动幅度大大增加;外加扰动频率与固有频率相差较大时,水面波幅在某些特定时刻达到最大,然后减小到最小值,再增大到最大值,波动幅值的变化呈周期性,并推导出了相应的周期公式,为相关研究提供了参考。     

保水堰堰井淹没出流时水体固有频率计算公式

为确定长距离分段低压输水系统中堰井淹没出流时水体的固有频率计算公式,基于带薄挡板矩形水箱水体固有频率计算公式,将原保水堰进行简化,并考虑堰厚及前后底板高差的影响,对水深进行修正,得到了保水堰堰井淹没出流时水体固有频率的计算公式,物理试验验证了修正公式具有较高的精度。利用Fluent软件模拟了不同堰高、堰厚、堰位置下水体的固有频率,发现修正公式计算结果比原公式更接近模拟值,进一步验证了修正公式的适用性,并给出了不同变量对固有频率的影响规律。     

带侧弯式连接管阻抗式调压室水力特性模拟

运用计算流体力学方法,对带侧弯式连接管阻抗式调压室的水力特性进行了三维数值模拟,采用Realizable κ-ε湍流模型、一阶迎风格式及SIMPLE算法,用速度进口和压力进口两种不同边界条件求解阻抗损失系数和流量比的关系,并将计算结果与物理模型试验进行比较。结果表明,采用压力进口边界条件精度较高,能准确求解带侧弯式连接管阻抗式调压室内的流动,计算流体力学方法可应用于调压室的设计与优化。     

导流洞改建尾水洞明满流过渡过程数值模拟

针对导流洞区别于常规尾水洞的水力特性,在分析总结明满流数学计算方法的基础上,采用狭缝法的特征隐式格式法建立模型,对尾水洞中明满流过渡过程进行数值模拟。结合工程实例,采集过渡过程中监测点的压力和水位极值,并利用该电站引水发电系统整体水工模型试验进行验证。对比分析得到数值计算结果与模型试验结果一致,表明该数学模型适用于导流洞改建发电尾水洞明满流过渡过程的数值模拟。