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。     

基于耦合水动力模型的广州市东濠涌流域洪涝模拟

东濠涌流域位于广州市中心城区越秀区内,调研分析流域内积水点淹没成因与利用数值模拟方法研究该城市流域洪涝过程并获得一定可靠性和精度的洪涝水情信息,可为相关部门抢险救灾决策提供理论参考和科学依据。根据城市洪涝过程的水文水力学方法原理,以SWMM作为一维模型基础,采用动态链接库文件(DLL)方法耦合二维水动力模型,通过侧向、正向和垂向的连接构建耦合水动力模型,以东濠涌流域为研究区域构建基于耦合水动力模型的东濠涌流域洪涝模型并选用两场实测降雨对模型进行模拟分析。结果表明:模型在一维排水系统的排水能力与二维地表积水的模拟均具有较好的精度和可靠性。该耦合水动力模型在东濠涌流域的应用进一步证明了耦合模型连接算法的合理性和可行性,对城市洪涝模拟分析有较好的应用价值。     

察汗乌苏溢洪道流场二维和三维数值模拟对比

为了选择较为理想的研究溢洪道水流特性的数学模型,结合察汗乌苏水电站工程实例,利用数学模拟对其溢洪道流场的水流特性分别进行了二维和三维模拟,分析其可行性和存在的问题。采用标准的k~ε紊流模型描述水流流动、VOF模型跟踪水流自由表面,得到水深、流速和压力等一系列水力要素计算值,并将他与物理模型试验数据对比验证,结果基本吻合。分析研究表明:二维模拟完全满足溢洪道挑流鼻坎段前的水力特性研究需求,如若重点关注挑流鼻坎段水力要素特性,则建议使用三维数值模拟。     

沟水坡水库溢洪道弯道水流数值模拟

溢洪道是确保水库安全的“太平门”,水库工程的关键组成部分，其设计和布置合理与否，直接影响到水工建筑物的安全。为了验证沟水坡水库溢洪道除险加固方案设计合理性和优化的可能性，基于沟水坡水库溢洪道模型试验水面线实测数据，采用CFD数值仿真方法，结合VOF水气两相流模型和RNG湍流模型，对不同工况洪水下沟水坡水库溢洪道水面线进行模拟，模拟结果与沟水坡水库溢洪道模型试验实测数据吻合较好，验证了数值仿真具有较高的精度。在此基础上，对不同工况下沟水坡水库两级跌水消能段的水位流量关系、水流流态等水力特性进行模拟，分析原设计方案存在的问题，进一步提出优化方案，为后期工程除险加固提供了重要参考。     

二维水翼片空泡脱落及云空化数值模拟

二维空化水翼的非定常特性和云空化演化一直是空泡流领域研究的热点之一。该文采用雷诺平均NS方程(RANS)、分离涡模拟(DES)以及大涡模拟(LES)对绕二维水翼的空泡流进行了数值模拟,重点研究与评估这些数值模拟方法预报空泡流非定常特性的能力,给出了不同流动状态下的二维水翼的水动力系数。通过与二维水翼空化实验数据比较表明,修正湍流黏性系数的RANS数值模型可较准确地预报水动力系数,而DES和LES模型可准确地预报水动力系数和空泡脱落频率,是模拟云空化脱落与演化的有效途径。不同空化数条件下云空泡流场的大涡模拟结果表明,水翼片空泡尾部大尺度旋涡的生成与发展是导致片空泡断裂的主要原因,而一旦片空泡发生断裂则在片空泡下部形成显著的回射流。     

泄水建筑物三维水流数值模拟技术及应用

泄水建筑物下泄水流通常具有复杂的三维水流特性,常规的一维或者平面二维技术无法精确模拟其流态。应用三维数值模型对水闸、溢洪道、拱坝等泄水建筑物三维水流进行数值模拟,并与水工模型试验成果进行对比。数值模拟计算的水面线、流态及流速分布均与水工模型试验实测资料吻合较好,表明三维数学模型可以结合水工模型试验解决泄水建筑物常规水力学问题,为工程设计和运行提供相关的技术依据。     

基于数值模拟的某阶梯溢洪道方案优化研究

基于数值模拟方法,利用FLUENT软件对某阶梯溢洪道原设计方案下的泄流能力、闸门全开时的水面线、沿程各段压力等值线、闸门全开时沿程流速分布等流场要素进行模拟计算,根据计算结果分析原设计方案中存在的不足和问题,并提出了新的优化设计方案。研究结果表明:新方案能较好的满足工程设计实际要求,并可对同类型阶梯溢洪道的优化设计提供有价值的参考。     

二维数学模型在泵站上游水动力研究中的应用

泵站上游区域的水动力条件直接关系着泵站的运行状况,因此,为了解决其水动力条件,对一维、二维、三维水动力数学模型及泵站上游不同区域的水动力特性进行了分析,根据分析结果,提出了针对不同区域采用不同类型数学模型的技术方法,并将该方法用于对化子闸泵站上游整体区域水动力特性的研究。在研究过程中,采用了含自由水面的平面二维水动力模型以及简化的二维水动力模型,对泵站前池水流分别进行了水动力特性数值模拟研究,得到了满足工程研究需求、符合物理规律的研究结果。研究结果表明：所提出的技术路线可行有效,实际采用的方法科学合理,研究成果可为类似泵站工程的设计研究提供技术支撑,也可以为其他相关工作提供参考与借鉴。     

某水利枢纽正常运行期近坝区域流场数值模拟

运用计算流体力学方法,对某水利枢纽正常运行期近坝区域的流场运移规律进行二维水动力数值模拟,建立某水利枢纽近坝区域二维水动力模型,并经过物理试验实测资料验证数值模型的可靠性和适用性。     

百色市那坡水库溢洪道设计及其三维流场数值模拟研究

文章对广西百色市那坡水库溢洪道进行设计,确定定型设计水头,通过消能防冲计算确定溢洪道反弧半径及挑流鼻坎的挑角,通过溢洪道水面线计算及剖面设计确定溢洪道边墙高度及WES曲线顶部曲线段、直线段和反弧段构造.基于有限体积法利用FLUENT软件建立气水两相湍流模型,对那坡水库溢洪道过坝水流进行三维数值模拟,对校核洪水位及设计洪水位工况下的流速分布及水面线进行验证.结果表明:文章建立的模型能较准确地模拟那坡水库溢洪道的流场分布和水动力特性,验证了设计的合理性,为可研阶段溢洪道设计提供了数据支撑.     

苏北沿海大丰海域潮流场数值模拟计算

苏北辐射沙洲海域地形复杂,为了了解大丰海域潮流特征,采用MIKE21水动力模块建立了苏北辐射沙洲海域平面二维潮流数学模型,利用实测资料对大丰海域的潮位和潮流进行了验证。验证结果表明,模型计算值与实测值吻合较好,所建模型能够正确反映大丰海域的潮流特征。数值模拟结果表明,大丰海域的潮流动力强劲,各区域流速较大,往复流特征明显。模拟结果为该海域的工程建设与环境保护提供了科学依据。     

太湖风生流特征的数值模拟研究

该文基于对太湖地形和水动力特征的分析,建立了沿垂向平均的太湖二维浅水动力学模型,给出了模型参数和模型的数值求解方法.通过对太湖风生流的模拟,分析了太湖风生环流的基本形态特征,并得到了实测流场的良好验证.进一步对盛行风场下的太湖流场和水动力特征进行数值研究表明,太湖风生流的形成主要由风场、湖泊边界及湖底地形决定;得到了不同湖区的流动规律和水动力特征,并揭示了不同湖区流动差异的形成原因.     

基于FLOW-3D软件的溢洪道三维水流数值模拟

采用FLOW-3D水流计算软件模拟了溢洪道挑流消能的三维水流流场,并通过调整溢洪道平面布置、增设贴角和改变预挖冲坑范围等措施对溢洪道原设计方案进行了优化。结合水工模型试验成果,对原设计方案和优化方案的水流流态、流速分布和水面线等水力特性进行了对比分析。数值模拟计算结果与水工模型试验比较吻合,说明优化方案的有效性,也进一步表明三维数值模拟的可行性。     

石佛寺水库二维水动力及水质数值模拟与分析

石佛寺水库位于辽河干流,具有重要的生态功能.以石佛寺水库为研究对象,基于MIKE21软件的二维水动力模块和水生态模块,对水库生态系统内物理、化学、生物反应进行数值模拟研究,以为水库水环境管理提供一定的科学参考.首先,通过实测数据对模型的参数进行了率定和验证,确定了石佛寺水库二维水动力和水质模型的有效性;然后,运用该模型...     

太浦河一维、二维水流数值模拟比较研究

相对于太浦河洪水风险图编制的研究范围,太浦河是一条狭长的河道,河道内如采用二维水动力模型数值计算将影响洪水风险系统调用数据的效率和可视化的效果,可考虑河道内采用一维水动力模型计算.为了验证一维水动力模型是否能应用于太浦河洪水风险编制中的太浦河河道洪水演算,运用一维、二维水动力模型对太浦河河道分别进行了恒定情况和非恒定情况的洪水演算.一维、二维水流数值模型的计算结果表明:水位与断面平均流速吻合性较好.因此得出结论:用一维水动力模型在计算太浦河河道内洪水演算具有与二维水动力数学模型相当的精度,并能大大提高洪水风险系统调用数据的效率,并提高了可视化的效果.     

泰东河流域降雨汇流数值模拟研究

为提高降雨汇流过程计算的精度与准确性,在对现有技术条件进行分析的基础上,提出采用水动力模型进行数值模拟的计算方案。以泰东河流域为对象建立模型,并进行了降雨汇流过程的平面二维水动力数值模拟,计算了给定条件下降雨汇流过程的发生发展过程。研究结果表明:与水文计算中采用的单位线法、等流时线法等常规方法相比,采用平面二维水动力数值模拟技术能够较为真实地表现流域降雨汇流发生发展的完整过程。     

圆柱形植物斑块水动力特性的大涡模拟研究

为阐明天然河道典型植物群落的水动力特性,该文使用基于浸没边界法的大涡模拟技术,构建了以半透性圆柱斑块为植物群落的水动力数学模型,开展了不同的植株密度下三维水流数值模拟研究,并根据水槽实验数据对该数值模型的可靠性进行了验证.研究结果表明:流经半透性植物斑块的水流可分为两侧绕流及贯穿流动,且斑块的阻流效应与其植株密度呈现正...     

基于数值模拟的溢洪道水流沿程变化与护坡高度合理性分析

为研究溢洪道水力特性,验证工程设计方案合理性。基于SolidWorks软件建立溢洪道三维数值模型,使用Fluent软件,运用VOF方法和RNG k-ε 湍流模型闭合N-S方程,对沟水坡水库溢洪道进行数值模拟。通过数值模拟得到的溢洪道水力特性数据与物理模型试验结果进行分析对比,并进一步分析溢洪道水流沿程变化规律,研究表明数值模型的可信度较高,可采用数值仿真方法对溢洪道结构进行优化。同时发现在30 a一遇洪水工况下溢洪道混凝土护坡高度不能满足正常泄洪的问题,提出在斜坡段设置两级水垫塘、加高消力池段护坡高度和缩短尾水渠长度的优化方案;利用数值模拟,分析验证了优化方案的可行性,为工程设计优化提供依据。研究成果为同类溢洪道工程采用数值仿真模拟提供了技术支撑。     

溢洪道挑流鼻坎水气二相流数值模拟研究

针对某溢洪道挑流消能存在的问题,采用VOF方法、立方体网格和k-ε紊流模型对溢洪道整体水力特性进行了三维数值模拟,对挑射水流流态、水舌掺气、水垫塘底板压强、下游河道流速等方面进行了分析。将某溢洪道由原高低式挑流鼻坎修改为差动式后,增大了下泄水流入水范围,提高了挑流消能的消能效率,减小了水垫塘底板压强,降低了下游河道水流流速。优化方案数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

深圳湾填海工程对出海河流泄洪能力影响的研究

利用水深平均的二维水动力数值模型对深圳西部填海工程引起的出海河流泄洪能力影响进行了研究。控制方程离散时采用三角形和四边形混合单元。采用实测资料对数值模型进行了验证。计算结果与实测数据吻合良好。利用验证后的模型,对不同工况进行了预测。根据计算结果,提出了确保河流泄洪能力的措施。该模型可直接用于深圳地区的相关问题的研究。