基于k-ε紊流模型的后台阶流流动特性研究

后台阶流是几何结构简单而流态复杂的流动现象.采用二维k-ε紊流模型对后台阶水流流动进行数值模拟,并结合PIV系统测得的雷诺数,对Re=500~50 000范围的台阶后定常流动流场数据进行对比分析研究.结果表明流场结构存在稳定的回流区,回流区长度随着Re的增大先急速上升,然后又急速下降,最后缓慢回升直至稳定.断面速度受回流区影响较大,峰值随断面的往下游推移逐渐减小,随Re的增加,断面速度也缓慢减小.压力、紊动能的分布也受到回流区的影响,其中紊动能在低雷诺数情况下受回流区的影响较小.     

水电站进水口水力特性数值模拟研究

结合二滩水电站、小湾水电站、洪家渡水电站和天生桥一级水电站,采用k-ε紊流模型对其进水口水力特性进行了三维数值模拟,对进水口水头损失、流速分布及流态等方面进行了总结。数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

双浅水垫消力池水力特性的数值模拟与试验研究

本文结合大渡河泸定水电站右岸2#泄洪洞出口消力池体型优化试验,在一般浅水垫消力池体型的基础上,提出了一种双浅水垫消力池的新体型。为了深入探究该型消力池的消能机理及其水力特性,采用三维RNG k-紊流模型对双浅水垫消力池进行了数值模拟计算研究,并与传统的底流消力池及单浅水垫消力池（跌坎式）的数值计算结果进行了对比分析,结果表明双浅水垫消力池更能充分发挥浅水垫的“垫层”作用,能有效的降低消力池临底流速,水跃流态更好且稳定,消能效果较佳,同时,消力池底板动水压力分布也更加均匀,对消力池稳定性和安全有利。     

东庄水利枢纽表孔宽尾墩水力特性研究

为了验证东庄水利枢纽表孔宽尾墩初设方案的泄洪消能特性,在水工模型试验的基础上,采用三维水流的RNG k-ε紊流双方程数值模型、自由面的VOF处理法来模拟表孔宽尾墩水流特性。根据东庄水利枢纽的初设方案,计算了宽尾墩的泄流能力、流道内的水面线以及水舌的纵向扩散长度和水垫塘的时均冲击压力,并将相应的试验值与计算值相结合进行了对比分析,发现两者吻合度较高。对比结果表明:2#表孔出口俯角偏小,在高水位时泄流能力受到宽尾墩的影响低于设计值,各工况下ΔPmax均小于15×9.81 k Pa的防护标准,初设方案收缩比偏大、墩尾折角偏小,水舌纵向扩散效果不明显,无法实现表深孔无碰撞消能的效果。     

基于RNG k-ε湍流模型的串列双矩形截面桥墩绕流流场特性研究

串列双矩形截面桥墩在桥梁工程中应用广泛,桥墩间距对其绕流流场特性影响显著。利用Fluent软件,基于RNG k-?湍流模型对单矩形截面桥墩、串列双矩形截面桥墩绕流非稳态瞬时流场进行数值求解,从涡量、流线、压力及横向流速等多方面,研究了不同桥墩间距工况下(L/W=2、4、6)串列双矩形桥墩绕流流场分布特征。结果表明,与单矩形桥墩相比,串列双矩形桥墩绕流流动更复杂,尾流涡体及流线弯曲区横向分布范围更广;两桥墩剪切层的生成、分离和重附受桥墩间距影响,当L/W≥4时上游桥墩尾流出现涡体的生成与脱落,桥墩间形成流线弯曲区、压力增高区和压力降低区,下游桥墩尾流形成多个压力降低区。矩形桥墩尾流横向流速呈正负交替波动,与单桥墩单一且对称分布的流速波形图相比,双矩形桥墩横向流速波形图不再对称分布;桥墩间横向流速峰值随间距增大而降低,桥墩两侧区域横向流速波动峰值较单桥墩增大,且距离桥墩中心线越远波动峰值越低。研究结果可为桥墩布设提供参考。     

自由流场二维圆柱阻力系数数值模拟

利用FLUENT软件模拟了自由流场中二维圆柱在不同雷诺数条件下所产生的阻力系数。当雷诺数小于100时,采用层流模型进行模拟;当雷诺数介于200和100 000之间时,利用剪应力传递SSTk-ω模型来研究流速场随时间的变化。经比较k-ε模型和SSTk-ω模型的计算结果表明:阻力系数计算值和实验值吻合良好,当雷诺数大于100时,SSTk-ε模型可以比k-ε模型更好地预测阻力系数;但当雷诺数超过5 000时,k-ε模型不再适用。     

平板闸门小开度闸后水流特性数值模拟

现采用Fluent软件进行数值模拟,结合高水头平板闸门小开度的水工模型试验,对影响闸后水流特性的主要因素闸前水头和闸门开度进行研究,运用Fluent软件建立合理的数学模型进行模拟计算,并将计算结果与物理模型试验实测数据进行对比,两者吻合良好,且能较好反应平板闸门小开度闸后水流特性。表明应用数值模拟的方法研究平板闸门小开度闸后水流特性是可行的,并对数值模拟结果进行分析,得到相关规律。     

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     

河床式电站大坝泄洪流场的三维数值模拟

 在1∶100水工模型试验的基础上,应用k-ε流数值模型,采用VOF方法,对低水头大流量河床式电站大坝泄洪流场进行了三维数值模拟。将计算得出的各工况下泄洪闸闸室及下游流场的流态,水面线,闸室内流速、压力分布等水力特性值与试验数据对比,发现计算值与试验值基本吻合。说明所选择的紊流数学模型,建立基本控制方程以及求解数学模型的离散方法是比较可靠的,可以为工程设计提供参考。     

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。     

双圆柱缝隙中的不稳定流

关于双圆柱相互干扰的实验研究已经进行多年,并得到了许多结果。本研究用频谱分析的方法对某些特定的斜置排列方式进行了详细的研究。用磁带记录仪记录了由热线探头在双圆柱尾迹中测得的速度信号,经过回放、微机采样与处理,研究了频谱与时间的关系。其结果表明,当双圆柱处于L/d=2,T/d=1的位置时,作为主体,绕流双圆柱可以看作为绕流一个单一的钝头物体,它的Strouhal数约为0.15左右,而在双圆柱缝隙中时有时无地出现一股不稳定流动,在频谱图上出现了双峰值,第二峰对应的Strouhal数约为0.33,这个第二峰值时高时低,有时还会高过第一峰而占了主导地位,但多数时间第二峰处于从属地位,甚至于消失。这种现象将是干扰引起振动的重要机理之一。     

低Re数偏心圆柱间定常整流流动

本文研究低雷诺数情况下偏心圆柱间定常Streaming流动问题,其中内柱以速度U(x)cosωt在静止不可压粘性流体中作小振幅直线简谐振动,外柱则固定不动。     

旋转方式对并列双圆柱绕流特性的影响

基于层流模型,使用有限体积法对并列旋转双圆柱绕流进行数值模拟计算。首先计算雷诺数为100时静止单圆柱绕流与旋转单圆柱绕流的流动性能,并与参考文献结果进行比较,验证计算的可靠性;然后,分析了两圆柱在中心间距比为3.0时圆柱不同旋转方式与旋转速度比对双圆柱绕流流动性能的影响。结果表明:逆流向旋转比顺流向旋转的临界转速更小,对涡旋脱落的抑制效果更好;两种旋转方式下时均升力系数绝对值均随旋转速度比的增大而增大;逆流向旋转下时均阻力系数随旋转速度比的增大而减小,顺流向旋转下时均阻力系数随旋转速度比的增大先增大后减小。     

赫谢尔—巴尔克莱流体同心环空轴向层流流动规律理论分析

本文对赫谢尔－巴尔克莱流体在钻井同心环空内稳定的向层流流动规律作了精确的理论分析。导出了流速分布、排量及压降的计算公式，给出了相应的计算图表，并对其应用作了说明。     

同心球面间切向受限射流特性的数值研究

本文应用差分方法数值求解抛物化的三维Nevier—Stokes方程组,研究了同心球面间不可压缩流体切向受限射流的运动形态、特征参数以及射流动量矩在内、外球面上的分配;分析了球面曲率和球面相对运动对射流特性的影响。本文采用的计算方法和所得计算结果对于浮球惯性平台加矩系统的设计有重要参考意义。     

三方柱绕流的大涡模拟及频谱分析

高雷诺数条件下,无论来流是均匀还是非均匀,多方柱绕流情况下方柱受力及尾流的相互干扰都是相当复杂的.为了研究方柱受力及下游尾流的相互干扰,基于大涡模拟紊流模型对后品字等边布置的三方柱绕流进行了数值模拟,数值模拟结果表明,上游两个方柱的阻力系数要明显小于下游方柱,而上游两方柱升力系数远大于下游方柱,且下游方柱的升力系数基本...     

三方柱绕流的大涡模拟及频谱分析

高雷诺数条件下,无论来流是均匀还是非均匀,多方柱绕流情况下方柱受力及尾流的相互干扰都是相当复杂的。为了研究方柱受力及下游尾流的相互干扰,基于大涡模拟紊流模型对后品字等边布置的三方柱绕流进行了数值模拟,数值模拟结果表明,上游两个方柱的阻力系数要明显小于下游方柱,而上游两方柱升力系数远大于下游方柱,且下游方柱的升力系数基本上在零左右振荡,通过频谱分析发现了它们之间的区别。方柱的尾流存在着强烈的非对称相互干扰,且涡有明显的三维性。     

串列双圆柱在规则波中的压力分布

本文通过实验研究，测定了串列双圆柱在规则波中柱表面压力，分析了定常压力和脉动压力沿柱周向的分布，对并列、串列双圆柱的升力进行了适当的讨论，结果表明，两柱的压力分布、升力均与两柱间距有关。     

中等Reynolds数下并列方柱统流的数值模拟──MAC－AF1方法及其应用

本文通过采用ＭＡＣ－ＡＦ１方法求解原始变量二维不可压非定常Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，对中等Ｒａｙｎｏｌｄｓ数绕流下的并列方柱绕流进行了数值模拟。通过对Ｒｅ＝３００、５００、１０００、２０００及间隙度为ｓ／ｈ＝２．３时并列方柱的数值计算表明：Ｒｅ数对横向力的变化频率毫无影响，恰好是单方柱绕流横向力变化频率的两倍。阻力的频率与横向力的频率相同，阻力的时间平均值基本上与Ｒｅ数无关，但随着Ｒｅ数的增大，阻力和横向力随时间变化的波动幅度稍微有所增加。本文计算的方柱阻力时间平均值和横向力的频率与实验值符合得很好。     

三峡工程资金流三个阶段的特点与管理

本文论述了三峡工程资金流的三个阶段，即借款期，还款期和结余期的特点与管理。