设掺气挑坎渥奇面流场数值模拟计算研究

采用了引入VOF法的κ～ε紊流模型方程对设掺气挑坎的渥奇面流场进行了数值模拟研究,共模拟了两种挑坎布设位置的方案.本模型采用有限体积法对控制方程进行离散,计算了挑流流场和掺气空腔,并通过与模型试验数据对比验证,证实该模型可较精确地模拟实际流场.分析表明:相同体型和水力条件下挑坎布于渥奇段下游优于上游,且流态稳定,下游掺气较佳,可较成功地解决渥奇段下接高速水流区的掺气减蚀问题,该数值模型结果对掺气挑坎设计选型及位置优化有指导意义.     

各向异性k—ε模型研究

本文放弃湍流粘性假设，直接从雷诺应力输动方程推导出雷诺应力显式表式。利用这个表达工重新构造动量方程，引入各向异性ｋ方程和ε方程，建立了新的湍流数学模型－各向异性ｋ－ε模型。利用实验结果和后台阶流场计算结果验证表明：这个雷诺应力表达式大大优于湍流粘性凤，由此建立的各向异性ｋ－ε模型不仅能够准确地模拟复杂流场的速度，而且能够成功地反映流场的湍动能，雷诺应力等湍流特征量，对回流区长度的模拟也非常成功。     

泵站进水流道三维紊流数值模拟及水力优化设计

采用直接求解三维雷诺平均Ｎ－Ｓ方程和标准ｋ－ε紊流模型方程组的方法，对大中型泵站进水流道内的流场进行了数值模拟，并进而对具有复杂几何形状的进水流道进行了水力优化计算，经模型试验验证，说明水力优化设计的进水流道获得了十分优良的水力性能。     

三维水流河床变形数学模型

本文针对三维水流所具有的紊动各向异性，不规则边界及自由表面和动床问题。采用修正的Ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程作为紊流控制方程；引入通度概念处理不规则边界；引用ＶＯＦ法追踪自由表面；根据冲刷过程的物理特性推得冲刷坑的发展规律并用前人公式及试验资料验证。最后，作为例子就南水北调中线方案名河渡槽河段的流场和河床变形进行数值模拟，给出了一些工程上有用的结果。     

水电站机组冷却供水射流系流场模拟及性能预测

本文应用雷诺方程及ｋ－ε模型对水电站机组冷却供水的调节和非调节式液体射流泵流场进行了数值模拟，并导出了调节式液体射流泵基本方程及其简化计算公式，通过试验资料进行了初步验证．     

大型泵站高位井平面流态模拟

本文应用了Ｎ－Ｓ方程的混合有限分析法与交错网格的思想，模拟了上海市合流污水治理二期工程Ｍ２污水泵站高位井的平面流场。数值模拟结果与实测数据基本吻合。     

关于黄河上游水电开发的若干构想

１　黄河上游简况黄河水能资源蕴藏量丰富，其中以黄河上游水能资源尤为集中。黄河上游按地域划分为两段：龙羊峡至青铜峡河段为黄河上游的中下段，河段全长９１８ｋｍ；龙羊峡以上为黄河上游的上段，其中从鄂陵湖湖口以下至龙羊峡库尾的羊曲坝址，河段全长１３６０ｋｍ。黄河上游河段水量丰富、落差集中、水能蕴藏量丰富，尤其是龙羊峡至青铜峡河段，具有工程投资相对较小和水库移民相对较少、对外交通方便、经济指标好等优点，被誉为我国水电建设中的“富矿”。１－１　龙羊峡至青铜峡河段１－１－１　龙羊峡至青铜峡河段的水能资源及开发…     

二维大涡模拟在双流道式污水泵叶轮流场分析中的应用

本文采用高斯型滤波函数对Navier—Stokes方程进行滤波处理，再引入亚格子雷诺应力模型推导出了在水力机械内部流场计算中实用的二维大涡模拟方程，并在贴体坐标系下得到计算平面二维大涡模拟方程及其离散形式，编制了数值计算程序，应用该程序计算了双流道式污水泵叶轮内部流场，得到了满意的速度分布和压力分布规律。在此基础上，我们对双流道式污水泵的叶轮进行了优化设计。     

开敞式变坡溢洪道消能工数值计算分析

采用紊流模型，VOF方法对三孔泄洪工况下，溢洪道全程流场进行了水气二相流三维数值模拟。特别在上游水库进口断面上自编程序使用了水位边界条件，计算得到校核水位下溢洪道沿程一系列水力要素，把溢洪道中心线压强、侧墙水面线以及水舌挑距与相应的模型实测值进行了验证。在此基础上,对收缩段水流冲击波，水舌入水宽度，入水角度、流速分布等水力特征进行了分析讨论。研究表明：三孔同时泄洪，在收缩段会出现较强的M型冲击波，随后在直段发展为◇型波；数值计算对于水舌入水宽度和入水角的模拟欠佳。     

水涡轮机械中的湍流固—液两相流动及磨损研究

导出了固体颗粒在任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方程对此方程进行线性化，并求出了其颗粒运动方程的解析通解。使用颗粒运动方程数值求解和分析稀疏颗粒湍流场中固体颗粒的运动。建立了湍流固－液两相液的Ｋ－ε双方湍流模型，体积分数流模型，Ｅｕｎｌｅｒｉａｎ－Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ混合湍流模型以及颗粒磨损模型，利用这些模型对一些水涡轮机械过流通道内的流动及固壁磨损进行了模拟，其预测结果与实验结果较为一致。     

水涡轮机械中的湍流固－液两相流动及磨损研究

导出了固体颗粒在任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方程，对此方程进行线性化，并求出了其颗粒运动方程的解析通解。使用颗粒运动方程数值求解和分析了稀疏颗粒湍流场中固体颗粒的运动。建立了湍流固－液两相流的Ｋ－ε双方程湍流模型、体积分数湍流模型、Ｅｕｎｌｅｒｉａｎ－Ｌａｇｒａｎｓｉａｎ混合湍流模型以及颗粒磨损模型，利用这些模型对一些水涡轮机械过流通道内的流动及固壁磨损进行了数值模拟，其预测结果与实验结果较为一致     

射流泵内不可压流动N—S耦合方程有限元分析

应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元和Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ湍流模型，求解射流泵内不可压粘性流动Ｎ－５耦合方程，得到了射流泵内部流动参数分布，给出两个计算实例，计算结果与滓测资料基本吻俣，从而为射流泵内部流场的数值模拟研究提供了一种新方法。     

长沙综合枢纽施工导流方案优化

针对长沙综合枢纽工程各期围堰情况下束窄河道的行洪能力，对分段围堰法和淹没基坑法相结合的施工导流方式进行优化.采用1:100的正态水工模型进行流场分析试验，合理分配原设计方案的二、三期施工导流溢流宽度，同时优化纵向围堰平面布置以减小回流区域.对泄流能力和水力特性观测结果进行分析后得出，优化方案能有效调顺束窄河道的水流方向，明显减小回流区域，增加束窄河道的有效溢流宽度；二、三期围堰水位壅高值分别降至0.28和0.43 m，泄洪能力有了较大提高.优化后的施工导流方案已经在长沙综合枢纽施工导流实践中取得了理想的行洪效果，可供同类工程参考.     

河道冰塞的模拟

研究了河道冰塞的模拟，根据冰塞形成发展的机理，提出了描述冰塞形成的发展方程，包括：（1）非恒定流基本方程；（2）水流的热扩散方程；（3）冰花的扩散方程；（4）水面浮冰的输运方程；（50冰盖和冰块厚度的发展议程（6）冰塞下冰花含量和冰塞厚度的计算；（7）冰盖的形成发展方程等。为了检验数学模型，利用实测资料，模拟了在1963－1964年冬季松花江流域白山河段冰塞的形成发展过程     

峡江水利枢纽大江截流施工方案数值模拟研究

为优化峡江水利枢纽大江截流施工方案,通过赣江峡江段平面二维水流数学模型对截流施工比选方案进行了数值模拟。采用峡江站水文资料及枢纽实测水位对模型进行率定,定量计算了两种不同截流施工方案坝址水域及过流建筑物水流形态,并分析了流场形态的变化特征和局部流态对枢纽尤其是龙口的影响程度。数值模拟结果显示,采用直线进占时,泄水流态差,围堰上游水位较高;折线进占虽流线流畅,上游主河道流速增大,但龙口泄流能力较差。研究结果为实际截流施工提供了论证和指导。     

大藤峡水利枢纽工程二期围堰拆除设计优化研究

大藤峡水利枢纽工程二期围堰拆除工程量大、工期紧、难度大，为优化其拆除设计，采用1∶80整体模型试验，拟定不同方案，结合相关水力条件、消能防冲、投资、工期等因素，分别对上下游横向围堰和纵向围堰的拆除范围和高程进行优化研究。优化后，上游横向围堰右岸侧拆除至31.17 m高程，泄水闸段拆除至25 m高程；纵向围堰上游段拆除长度275 m,拆除至36 m高程，剩余50 m不拆；下游横向土石围堰全部拆除，纵向围堰拆除至30 m高程，拆除长度202 m。优化后的拆除方案满足设计水力条件，降低了施工难度，减少了拆除工程量和投资。     

船舶螺旋桨周围粘流场数值预报与流场分析

本文叙述了通过直接求解雷诺平均应力方程（ＲＡＮＳ）来获得船舶螺旋桨粘流场数值解的方法与数值求解步骤，该方法采用非交错网格系统，利用幂函数格式离散动量方程，预报－校正方法求解速度－压力耦合问题，应用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模式求解雷诺应力项使方程组封闭，以此来获得螺旋桨粘流场，为了验证数值方法的稳定性和可靠性，文中以ＤＴＲＣ４１１９桨为算例，对螺旋桨粘流场进行了数值求解，通过对计算结果的分     

不对称水流的数值模拟与试验研究

在现有研究成果的基础上，对闸站平面不对称布置枢纽上下游水流流场的数值模拟方法进行了探讨。采用水深平均的二维水流方程可以较好地复演枢纽上游断面突缩和下游断面突扩的流速场。能贴合工程实际需要，并通过对概化模型的数值计算和物模验证，运用正交实验理论，通过量纲分析，得到处理闸站结合处导流墙的经验公式。     

串列布置下倒角柱体绕流数值模拟及水动力特性分析

为研究串列布置情况下，倒角变化对柱体绕流水动力特性的影响，该文采用大涡模拟方法研究了在雷诺数Re=3 900和间距比L/D=3条件下，6种不同倒角(R⁺=0.0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)串列布置的柱体三维流场，模拟工作验证有效。分析了柱体后方水动力参数、瞬时流场和时均流场的变化情况，分析结果表明：随着倒角增大，上下游柱体的平均阻力系数C_d-ave变化趋势相反，上游柱体C_d-ave逐渐变小，而下游柱体的C_d-ave逐渐上升且均为负值；随着倒角增大，上下游柱体Sr数值相同并出现先增大后减少的趋势；两柱体之间的回流速度曲线下切深度明显增加，速度最小值出现处从下游柱体两侧向中心不断变化；串列布置下游柱体尾流宽度显著变小，在间距比L/D=3条件下，剪切层的初始分离均发生在上游柱体倒角转折处，并附着于下游柱体前端及两侧。该研究结果可为柱体绕流研究及相关工程应用提供参考。     

基于FLUENT软件的闸后水跃二维数值模拟

本文采用标准k—ε湍流模型封闭Reynolds方程作为紊流控制方程组，用几何重构VOF法追踪自由表面，流场计算用PISO算法，对水闸后水跃强紊流区流速场进行了数值模拟；用毕托管测水跃流速，将数值模拟结果与实测结果进行了比较，表明了算法的可行性与实用性。