基于VOF法的溢洪道三维流场数值模拟

溢洪道设计过程的模型试验的流动特性的预期结果通常不能在特定情况下测量,但是可以通过数值模拟获得许多这种信息.在校核洪水位(650.39 m)和设计洪水位(653.36 m)条件下,利用FLUNT软件,基于VOF(流体体积法)多维两相流模型和标准k-ε方法模拟整个溢洪道的水流特性.两种方案溢洪道表面高程、压力和流速的数值...     

阿拉沟水库溢洪道水流特性数值模拟

采用标准k～ε湍流模型,利用VOF法追踪自由水面对阿拉沟水库溢洪道设计和校核工况下水面线、断面流态进行数值模拟,并将两种工况下水流特性进行比较,结果表明水面线实测值与计算值二者吻合良好,各断面平均流速实测值与计算值误差在允许范围内。因此采用数值模拟能够反映不同工况条件下溢洪道的水流特性,可为溢洪道结构设计提供可靠依据,具有一定的实际应用价值。     

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。     

阶梯式溢洪道的数值模拟研究

为了充分研究阶梯溢洪道对水流的影响,采用标准k~ε模型模拟紊流,利用VOF法追踪自由水面,分别对某阶梯式溢洪道在设计洪水位和校核洪水位下进行了三维流场数值模拟,并将沿程水面高程、底板压力及断面流速分布的计算结果与模型试验数据进行对比验证,两者吻合良好,数值模拟能够快速提供更加细腻、完整的流场信息。计算发现,最大负压值位于首个台阶立面处,从而为溢洪道的优化设计提供可靠的依据。更多还原     

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。     

多弯道溢洪道水力特性数值模拟研究

文中在物理模型试验的基础上,对多弯道溢洪道进行了数值模拟研究。采用FLUENT软件,引入适用于分层两相流的流体体积分数(VOF)模型求解自由水面曲线,成功地对龙屯水库多弯道溢洪道进行了三维紊流数值模拟,得到了自由水面、溢洪道底板压力、断面流速大小和三维流场的分布规律,并将数值模拟结果与试验结果进行了分析对比,两者基本吻合。试验结果表明:合理的选择数值模拟模型及参数,可以很好地模拟水流流态,可为工程所用。     

基于RNG k-ε紊流模型的溢洪道水力特性数值模拟

为分析溢洪道的水力学特性,基于VOF法和RNG k-ε两方程紊流模型,根据溢洪道的布置方案,对不同水位工况下溢洪道的水力学问题进行数值模拟研究,分析溢洪道的水流流态、泄流能力、水面线、挑距和消能率。数值模拟结果表明：溢洪道水流流态平顺,无严重摆动和激荡现象;边墙设计高度均大于校核水深与安全加高之和;数值计算的泄流量较规定公式计算结果大;库水位越高挑距越大,消能率越高。     

基于Flow-3D的陡坡弯道水流三维数值模拟

弯道急流有其独特的冲击波现象,流态极其复杂,为研究弯道对急流的影响和提出改善措施增添了困难。采用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法,以某工程溢洪道为依托,利用Flow-3D软件,对陡坡弯道段的急流进行了三维数值模拟,通过物理模型试验数据的验证,显示数值模拟结果的正确性。通过计算结果,分析了陡坡弯道对急流流态的影响,提出了导流墙法的弯道急流优化方案,通过物理模型进一步证明,采用导流墙法可有效改善急流弯道水流流态,表明借助Flow-3D软件对弯道水流进行三维数值模拟是可行的。     

水电站进水前池三维数值模拟

建立水电站进水前池内流动的k-ε紊流数值模型,采用VOF方法,对高水头小流量引水式电站进水前池内流场进行了三维数值模拟。计算得出了冲击式水轮机在引用设计流量1．94m^3／S时前池内水流流态,底板压力分布,及压力钢管进口流速分布以及在针阀突然关闭时,前池内水面涌高时水面线形状。数值计算结果结合常规理论分析可以为工程设计提供参考。     

基于VOF模型的阿拉沟溢洪道流场数值模拟

采用标准k-ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对阿拉沟溢洪道在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将设计洪水位和校核洪水位两种工况下溢洪道的自由水面、底板压强、断面流速与模型试验观测数据进行对比分析.结果表明:数值模拟和模型试验资料基本吻合,为阿拉沟水库溢洪道优化设计提供更为可靠的依据.     

带差动挑坎的溢洪道流场三维数值模拟

采用RNGκ-ε紊流模型和VOF方法对某工程带差动型挑坎的溢洪道流场进行了三维数值模拟研究,详细描述了差动坎处的流速、压强等水力参数的分布规律,得出了高低坎挑射水舌的挑距、入水角。将部分结果与试验对比,符合良好,验证了数值模拟是准确可靠的,可作为模型试验的有益补充,为挑坎设计提供重要的参考依据。     

基于VOF模型的团山子溢流坝数值模拟

本文介绍了VOF 模型,结合k-ε紊流模型,利用Fluent软件数值求解了带自由水面的二维水流流动问题。以团山子水利枢纽为例,计算了溢流坝内水流流动特性,并将计算结果与实验数据进行对比,结果表明计算值与实测值吻合较好,说明VOF 模型能够精确地跟踪自由表面,可利用数值模拟对泄水建筑物设计方案比选,结合模型试验的方法,研究其水力特性。     

多孔溢洪道泄流三维数值模拟

为了充分体现闸墩对过坝水流的影响,采用有限体积法对含多个孔和多个闸墩的溢洪道进行了水流的三维数值模拟,采用k-ε紊流模型,利用VOF方法处理自由水面,给出了泄流能力、水面线和压力分布。数值模拟结果与模型试验结果对比表明,使用的模型能精确的模拟溢洪道的过坝水流。计算发现,溢洪道不同孔由于受闸墩、边墩等的影响,过坝水流的水面线、坝面压力有着一定的差异,从而为溢洪道的水力设计提供可靠的设计依据。     

三维过坝水流数值模拟

三维过坝水流是一种具有自由表面的临界流动，即使在势流假设下，因其非线性强，数值求解时也会遇到较大困难，目前尚未见到有效势流解法。本文提出一种正交调和变换法，可方便地采用笔者曾提出的自由表面位移理论，同步解出待定的自由表面位置和未知能头（或流量）。算例表明，该三维过坝水流的计算方法是成功的，计算结果与试验值吻合较好。     

宽顶堰水流数值模拟分析

本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的水流结构的一个强有力的工具,其结果对物理试验也是一个很好的补充.     

汤河水库弯曲溢洪道流场数值模拟分析

依据RNGk-ε双方程紊流模型,并采用VOF方法追踪自由水面和笛卡尔网格法处理复杂几何边界,对汤河水库溢洪道弯道水流进行了三维数值模拟,得到不同流量下溢洪道弯道的自由水面线、压力分布以及流速等流场参数分布规律。     

双弯溢洪道的数值模拟研究

由于地形地质条件等因素的限制,实际工程中修建了双弯曲溢洪道。针对这种特殊型式的溢洪道进行了三维数值模拟,模拟中采用网格的贴体坐标法对计算区域进行了离散,引入混合网格有效改善了计算的速度和精度。利用计算结果对双弯溢洪道水流过分集中于凹岸的问题进行了多方案优化,通过精心布置斜槛使得这种特殊溢洪道在工程中得到应用。     

Numerical simulation of flow past circular duct

The Renormalization Group(RNG)k-ε turbulence model and Volume of Fluid(VOF)method were employed to simulate the flow past a circular duct in order to obtain and analyze hydraulic parameters.According to various upper and bottom gap ratios,the force on the duct was calculated.When the bottom gap ratio is 0,the drag force coefficient,lift force coefficient,and composite force reach their maximum values,and the azimuth reaches its minimum.With an increase of the bottom gap ratio from 0 to 1,the drag force coefficient and composite force decrease sharply,and the lift force coefficient does not decreases so much,but the azimuth increases dramatically.With a continuous increase of the bottom gap ratio from 1 upward,the drag force coefficient,lift force coefficient,composite force,and azimuth vary little.Thus,the bottom gap ratio is the key factor influencing the force on the circular duct.When the bottom gap ratio is less than 1,the upper gap ratio has a remarkable influence on the force of the circular duct.When the bottom gap ratio is greater than 1,the variation of the upper gap ratio has little influence on the force of the circular duct.