RNG k-ε湍流模型在三维弯曲河流中的应用

本文采用非正交曲线坐标下的三维RNG k-ε双方程湍流数学模型,该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,采用由二维深度平均方程演化而来的2-D泊松方程计算三维自由水面,应用SIMPLEC程式求解方程。通过两个180°弯曲渠道和天然河流Fall River部分河段对本文的数学模型进行验证,给出水位、流速及二次流的分布图等。对比分析,本模型的计算结果和实测值吻合很好,表明采用2-D泊松方程法计算三维自由水面是可行的,RNG k-ε湍流数学模型可以应用到天然河道的计算中去。     

RNG κ-ε湍流模型在三维弯曲河流中的应用

本文采用非正交曲线坐标下的三维RNGκ-ε双方程湍流数学模型,该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,采用由二维深度平均方程演化而来的2-D泊松方程计算三维自由水面,应用SIMPLEC程式求解方程.通过两个180°弯曲渠道和天然河流Fall River部分河段对本文的数学模型进行验证,给出水位、流速及二次流的分布图等.对比分析,本模型的计算结果和实测值吻合很好,表明采用2-D泊松方程法计算三维自由水面是可行的,RNG κ-ε湍流数学模型可以应用到天然河道的计算中去.     

复式断面三维漫滩水流的数值模拟

本文采用非正交三维曲线坐标下的k-ε双方程湍流数学模型,对弯曲不规则地形的渠道和漫滩流动进行数值模拟。该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,对河道底部表面和两岸壁面使用壁面函数法处理。通过弯曲渠道和顺直漫滩带有弯曲主槽的模型对本文的数学模型进行验证,给出弯道各断面的主流速分布图、各断面的二次流分布图等。对比分析,本模型的计算结果能够较好的反映实验结果,表明该模型对三维漫滩水流流动有一定的应用价值。     

曲线坐标系下的三维k-ε-A_p固液两相湍流总沙输运模型

本文建立非正交曲线坐标系下的三维k-ε-A,固液两相湍流模型研究弯道内的水流泥沙运动和河床冲淤变形.河床变形计算采用推移质模型和总沙模型两种处理方法.两相湍流模型在计算推移质输运时采用泥沙的横纵向速度处理推移质的强度和方向,利用泥沙垂向速度计算悬沙与床沙之间的交换通量.计算发现两相湍流模型的河床冲淤变化分布结果比单相湍流模型的结果更接近试验结果,两相湍流总沙模型计算结果中局部区域的水深比两相湍流床沙模型计算得到的水深小.床面变形以及固液两相横纵向流速分布分析比较表明,泥沙运动的横向和纵向分布对床面变形的影响起重要作用,单相湍流模型在计算弯道内的推移质运动时夸大了二次流对泥沙横向输运的作用.     

三维曲线坐标系下炉内湍流流动的数值解

在曲线坐标系下运用非交错网格的 SIMPLE方法对电站锅炉炉内的湍流流动进行了数值模拟 ,导出了任意三维曲线坐标系下椭圆型 N-S方程的通用形式 ,得到了较为满意的结果 ,较好地解决了锅炉数值模拟中存在的燃烧器喷嘴处伪扩散严重的问题 ,为求解复杂区域内的传热传质、流动及燃烧问题奠定了基础     

裁弯对上下游流态影响的三维数学模型研究

裁弯是弯曲型河道演变发展以及河道整治工程中十分常见的现象.裁弯会对上下游河道产生较大影响.本文利用数学模型.采用带旋流修正的紊流模型,同时借助VOF方法描述自由表面,对三个连续畸弯的水流结构进行数值模拟,分析比较了两个裁弯工况对上下游河道的水流结构的影响.计算结果表明:裁弯对上游河道的影响明显大于下游,具体表现为裁弯明显加大了上游垂线平均流速,增大范围与裁弯幅度呈正比,与离开裁弯点的距离呈反比,上游弯道的环流强度同时减弱;裁弯使下游河道纵向流速沿横向分布趋于均匀,影响程度也由裁弯点至下游逐步减弱.     

弯曲河流裁弯后牛轭湖进口淤积模型

根据2011—2017年黄河源野外调查,发现若尔盖黑河流域牛轭湖进口段以推移质淤积为主,但是其淤积过程与主控因素却不明晰。通过分析裁弯后牛轭湖进口段的推移质淤积过程及其影响因素,构建相应的简化物理图形,建立其进口段推移质淤积过程的理论模型,并采用野外观测数据验证。数值计算表明,进口段的淤积速率是上游来沙量、沙栓长度和原河道分流角的函数,即沙栓越短、上游来沙量越大和分流角越大,牛轭湖进口淤积完成所需时间越短。概化模型用于模拟黑河上游麦曲的某个牛轭湖进口段淤积过程,其计算值与实测值较符合,但也存在一定误差,主要因为该牛轭湖形成后经历了2013—2016年的洪水期,其来流量与输沙量是非恒定,且存在较大变幅。     

三维悬沙模型及河岸边界追踪方法Ⅰ-泥沙模型

建立了无结构、z坐标网格上的三维悬移质泥沙数学模型,为保证计算的守恒性,泥沙输运方程使用有限体积法求解;为使泥沙模型的求解对水流模型的求解不形成附加的稳定限制条件,泥沙输运方程使用亚循环分步模式离散。使用了垂向亚网格技术,使垂向网格能实时地贴合和追踪自由水面和床面,相对于传统的z坐标网格提高了计算精度;同时,在垂向亚网格技术中,为避免因泥沙冲淤产生的垂向小尺度网格对计算时间步长的限制,提出了垂向网格融合技术对底层网格进行处理。借助直壁复式明渠、异重流潜入的水槽实测资料对模型进行了检验,计算结果与试验资料符合良好。     

三维悬沙模型及河岸边界追踪方法Ⅱ-河岸边界追踪

提出了一种在河岸后退过程中追踪不规则动边界的方法,其中心思想是当河岸单元临水边侧壁在水力冲刷、崩塌作用下后退时,记录其侵蚀状态;当后退至一定程度后,在该河岸单元的临水边侧生成一个能反映真实边界的亚单元,赋予它湿单元标志并使其参与水、沙模型计算,进而反映边界变化对输水输沙的影响。通过丁坝挑流、潮沟冲刷两个算例的检验,结果表明该方法是有效的。     

Study on the SVPWM algorithm of N-level Inverter in the context of non-orthogonal coordinates

In this paper, the authors propose a new space vector pulse width modulation (SVPWM) algorithm based on non-orthogonal coordinates for N-level inverters. First, it is pointed out that classical aβ coordinates-based SVPWM has many shortcomings because of improper coordinate choice. Then, a non-orthogonal coordinates-based SVPWM is proposed to solve these problems. The proposed algorithm can easily identify which sector the reference space vector falls in and conduct simple operations to find the duty cycle of each vector. Finally, it is verified that the proposed SVPWM is actually a pulse—width modulation (PWM) technology based on line voltages. __________ Translated from Journal of North China Electric Power University (Natural Science Edition), 2004, 31(4): 25–28(in Chinese)     

贯流式水轮机三维定常湍流计算及改型设计

本文完成了福建大干水电站贯流式水轮机转轮的改型设计,同时完成了水轮机原型改型前后的全流道三维定常湍流计算,验证了改型设计的可行性。通过计算获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的性能,与模型试验结果进行了比较,并从提高流量的角度对水轮机进行了改进,提高了机组的出力。     

曲线坐标下近岸波浪破碎区污染物输运数值模型研究

由于近岸斜向入射波浪演变、破碎等效应而形成的近岸波流场是近岸海域重要的环境水动力因素,对近海污染物的输运起着显著的影响。本文建立了曲线坐标系下相耦合的基于抛物型缓坡方程的波浪传播数值模型、近岸流数值模型及近岸波流场中的污染物输运数值模型,以近岸波流场为动力基础对不规则岸线地形下近岸污染物的输移扩散进行了数值模拟研究。应用上述联合数值模型对近岸沿岸流作用下的污染物输移扩散进行了数值模拟验证分析,数值模拟效果良好。进而将数值模型应用于Gourlay物理模型实验,对该地形近岸流作用下的污染物输运进行了数值模拟分析,污染物分布数值结果与作为其动力基础的近岸波流场表现出良好的一致性。     

长河段二维水流模型参数的合理选择

针对河道较长的天然河段,建立了简捷、高效,基本满足精度要求的数值流场计算模型,为相应河段的河床冲淤计算和适航性研究提供了必要的数值模拟基础;并在率定相应参数的同时,总结了不同Courant数以及无量纲涡粘性系数对计算结果的影响。     

旋转机械紊流数值模拟中的周期边界条件处理

本文基于N－S方程和标准的κ-ε紊流模型，采用贴体座标和交错网格系统，用SIMPLEC算法的水轮机通流部件内部的流动^[1]进行数值模拟，提出了基于周边界条件的性质，把它纳入计算域的处理办法，并与传统的办法进行比较。结果表明：此处理方法更接近真实流动，并且可以用于水轮机转轮内部的流动分析中，可以适用于别的紊流模型中。