引航道水沙运动数值模拟初探

本文根据已建工程引航道船闸运用期间水沙运动规律的研究成果,建立并验证了引航道泥沙数学模型.在此基础上,针对引航道存在的碍航问题,对消弱水位波动及减少淤积两个问题进行了初步探讨,以期为已建工程改善通航条件及水利枢纽引航道设计提供参考依据.     

新疆叶尔羌河中游河段水沙运动的数值模拟

采用有限元法离散二维模型方程建立了新疆叶尔羌河中游河段水沙运动的平面二维数学模型,对常微分方程系数矩阵运用质量集中原则近似处理,而后采用"预报一校正一迭代"的差分计算格式求解常微分方程组,该计算过程稳定性较好、效率较高.在动边界问题上.引入虚拟水深处理后,可以保证数值计算的连续性.用该模型对叶尔羌河中游河段的水沙运动进行数值模拟,并把计算结果同实测值进行了对比验证,结果吻合良好.     

水电站枢纽建筑物水沙横向调度数值模拟与应用

利用水电站已建枢纽建筑物进行水沙调度在水利工程运用中具有重要的意义。水沙调度包括纵向调度和横向调度，而对于一些径流式或小调蓄水库容的电站，纵向调度意义不大，利用枢纽建筑物进行横向调度水沙就显得尤为重要。以葛洲坝水利枢纽为研究对象，就减少大江航道淤积和减少大江电站粗沙过机问题，运用数值模拟方法研究了水沙横向调度方案运用的可行性。     

小浪底水库水沙调控对淤积形态影响的数值模拟

水库淤积形态是影响水沙调节效率的一项关键因素。为优化水库调度方式,采用考虑细颗粒淤积物流动特性的水库淤积形态数值模型,开展了小浪底水库淤积形态对水沙调控响应的模拟分析工作。研究结果表明:三角洲形态及顶点位置随着水库的运行调控而发生变化,三角洲顶点附近顶坡段的冲淤调整和水库运行低水位与三角洲顶点高程之间存在较明显的关联性,当水库低水位低于三角洲顶点高程时三角洲顶坡段出现冲刷,当水库低水位高于三角洲顶点高程时三角洲顶坡段出现淤积;淤积形态为同等淤积量的锥体时,库区上段受河道边界影响有冲有淤,中下段库区淤积明显,且淤积量较三角洲淤积形态的大;考虑人工清淤措施时,清淤量与水库淤积总量相比占比非常小,因此淤积形态总体变化与不考虑人工清淤时基本类似,仅在清淤疏浚部位及附近局部河段有一定变化。     

基于CCHE模型的重力沉沙池水沙数值模拟

为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基础上,进一步对不同流量、含沙量情况下,其流量和含沙量对沉沙池水沙分离效率的影响进行分析。结果表明:当流量在0. 05～0. 30 m~3/s时,随着流量增大,则流速增大,水流挟沙力增大,不利于泥沙沉降,使沉沙池的水沙分离效率降低;改变初始含沙量(5～20 kg/m~3),随着初始含沙量的增大,由于沉淀池尾部回流区存在,使得部分泥沙直接被带入清水池,使得沉沙池水沙分离效率降低。     

梭锥管混浊流体分离装置水沙两相流数值模拟

为了探明梭锥管内水沙分离的机理,在不同网格划分方案下,该文对梭锥管内的水沙两相流进行了静水沉降的数值模拟,并将计算结果与实测值进行了对比,选出了最优网格划分方案.在最优网格方案下,采用层流方程和简化的多相流Mixture模型,对梭锥管内部流场进行计算.计算结果表明:在锥圈上表面形成了“泥沙”流下沉,下表面“清水”流上升的小循环运动;作为泥沙沉降的重要边界,锥圈改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,提高了水沙的分离效率;装置内存在水沙绕相邻锥圈形成的小循环流动和沿梭锥管边壁的清水流通道及中心的泥沙流通道做大循环的水沙流现象;两侧通道与锥圈上、下表面流速较大,其余区域流速较小.计算结果与试验结果基本一致,表明层流方程和Mixture模型耦合可以较好地模拟梭锥管内水沙两相流.     

惠州LNG电厂冷却水工程数值模拟研究

惠州LNG电厂循环冷却水厂址是否成立的关键。作者用数值模拟的方法对循环冷却水工程进行了详细研究，对工程海域流场进行了预测，并在此基础上提出了电厂排取水口方案的布置原则，给出了具体布置方案和工程海域热污染范围，为设计和环境评价部门提供了依据。随后进行的大规模同步水文原型观测表明数模计算预测结果完全正确。     

基于CCHE模型的石门子渠首弯道水沙数值模拟

采用CCHE 2D软件中的k-ε闭合紊流模型,对大西沟石门子渠首人工弯道段进行二维水沙数值模拟研究,得到弯道水位横比降、典型断面泥沙冲淤形态、泥沙的横向输移现象以及泥沙冲淤后的河床变形,并将断面泥沙冲淤形态与物理模型试验数据进行对比,二者吻合较好,并且符合弯道凹岸冲刷,凸岸淤积的机理。通过对比分析可知,CCHE2D软件在用于模拟弯道水沙运动时,可充分展现弯道环流作用下的泥沙冲淤效果,但对于横断面环流作用下的流速矢量分布及水沙变化过程还需借助三维软件。     

珠江电厂温排水超温分布的数值模拟

用显式有限元迎风格式模拟大虎水道的潮流并进行验证。通过沙角电厂的温度场实测资料确定了水面综合散热系数K_s,并在此基础上进行了珠江电厂温排水的超温分布数值计算。     

某发电厂循环水流道数值模拟

针对某电厂发电机组循环泵水力振动,采用雷诺时均N-S方程结合标准湍流模型,对循环泵进水流道水流流态进行FLUENT三维数值模拟,研究了流道整体流场、水力旋涡、喇叭口区域流速和泵筒体区压力分布。研究结果表明,循环泵进水流道流场紊乱,流速大,旋涡严重,斜坡处回流区旋涡直径达3 m,泵体区域旋涡直径达5 m;泵吸入口水力条件恶劣,喇叭口区旋涡直径达3 m,流速不均,最高达0.9 m/s;泵筒体四周压力不均,南北两侧压差达500 Pa。     

汉江兴隆弯曲宽浅河段不同水沙条件下冲淤演变的数值模拟研究

以汉江兴隆至两家湾这一典型的弯曲宽浅河段为例,利用2005年实测河道地形与水流泥沙资料,采用平面二维水流泥沙数学模型计算模拟了河段内的水流泥沙运动,分析弯曲宽浅河段在不同水沙条件下的河床冲淤变化。结果表明:各典型年水沙条件下,汉江兴隆弯曲宽浅河段整体发生冲刷,航道问题仍非常突出,应在该河段修建整治工程进行整治。     

广州新塘热电站温排水数值模拟研究

广州新塘热电站位于广东省东江北干流北岸,属明显的感潮河段,设计工况下热季温排水流量为12.7 m3/s,纯凝工况下热季温排水流量为24.8 m3/s,排水超温为8℃。通过二维温排水数学模型,对温排水进行了模拟计算。经在典型潮水过程中模拟分析,由于热电站所在河段内涨、落潮流速较大,水体交换能力强,电站温排水排出后很快就被混和稀释并冲走,不会产生明显的热水窝积现象,超温>1℃的水域范围较小,且宽度部分时段超出河宽的1/3,对附近取水口有一定影响。因此,电站应采取进一步补救措施。     

广东前詹电厂2×1000MW机组温排水三维数值模拟研究

通过建立工程海域三维数学模型,对电厂不同取、排水布置方案进行了模拟计算,分析了温排水在海域的扩散规律及电厂在运行期间其温排放引起的取水温升以及对厂址附近海域的影响,为电厂取排水工程的设计和环境影响评价提供科学依据。     

滨海电厂温排水三维数值模拟研究

针对传统温排水平面二维数学模型的不足,采用三维斜压水流数学模型来模拟温排水的运动,建立了某电厂温排水工程近区和远区耦合的数学模型,得到了计算域内的三维潮流场与温升场。研究结果表明MIKE3软件能较好的模拟出实测潮流的流速场。海湾内温排水三维分层现象显著,温排水温升包络范围以表层温升分布为主。     

溃坝水流与泥沙冲刷的三维数值模拟研究

基于N-S方程、RNG k-ε模型和有限差分法建立了溃坝洪水分析的三维数学模型,进行了溃坝洪水通过直角弯道的模型试验,并将计算值与实体模型试验结果中洪水的实测值进行对比,结果表明渠道内洪水位的计算值与实测值高度吻合,流速大小与方向也基本一致。为进一步研究溃坝洪水冲刷问题,在水流模型的基础上加入了泥沙模型,并采用槽宽突变渠道中溃坝洪水冲刷的模型试验进行验证,验证结果表明洪水水位的实测值与数值模拟计算值吻合较好,冲刷完成后的冲刷坑深与堆丘高度也基本一致,说明所建的泥沙模型在研究溃坝洪水泥沙冲刷问题时有较好的准确性与实用性。     

长江水域电厂温排水数值模拟

对电厂环境水域温排水进行预测有助于合理地布置电厂取排水工程,使电厂取到低温水,使废热在水环境中得到充分的消散。针对常熟电厂附近水域水流和污染物的对流扩散特点,采用Delft-3D软件平面二维水流温度场数学模型对电厂温排水进行数值模拟,在水位和流速测点验证的基础上,考察温度场的分布情况。分析结果显示:冬季小潮条件比冬季大潮条件下的温升影响面积更大,且向下游和离岸方向扩散的距离更远;两种条件下取水口处的温升均较小。     

澳门附近水域汇流区冲淤演变分析

根据历年遥感影像、水下地形等基础资料,利用遥感影像特征分析、矢量叠加对比、冲淤计算等技术手段对澳门附近水域汇流区进行岸线变化、水动力、滩槽格局平面变化、冲淤量计算分析等,并对冲淤原因进行分析,预测冲淤趋势,为该地区进行综合治理规划或其他工程措施提供了重要的基础数据。     

阳西海域温排水热扩散的三维数值模拟

为更好地模拟近海温排水三维结构特征,基于FVCOM模型建立了阳西海域某电厂高精度三维温排水数值模型,模型较好地反映了温升的垂向分层特点。基于三维温排水数学模型的取排水方案比选结果表明,无论是分列式、还是差位式布置方案,模型都可以计算出较好的比选结果。该文基于FVCOM模型建立的三维温排水数值模型可为电厂取排水布置方案比选工作提供支持,为冷却水工程方案优化布置服务。     

某核电厂附近岸滩演化过程及沉积物运移趋势的探讨

基于典型潮滩剖面高程重复测量及沉积物取样数据,分析了某丁字湾沿岸潮滩短期演化特征和沉积物运移趋势。结果表明,在1个月的时间内,该区潮滩整体处于稳定状态,局部略有弱冲淤现象。GSTA模型分析结果表明,该区潮滩沉积物以缓慢向海搬运为主,局部泥砂有往复运动和淤积现象,长期潮滩表现为弱侵蚀状态。