高水头大流量泄洪隧洞水力特性数值模拟研究

采用VOF法和k-ε紊流模型对金沙江溪洛渡水电站高水头、大流量泄洪隧洞水力特性进行数值模拟,获得了泄洪隧洞的流动过程、流量系数、水面线、流速分布、压力分布、空化数分布、掺气量等水力学参数,并分析了对泄洪隧洞安全的影响.结果表明,泄洪隧洞的泄流能力满足设计要求,设计体型基本合理,龙落尾段需进一步优化,第二、三级掺气空腔的长度和高度均偏小,掺气坎两侧通风竖井的风速偏大,掺气坎需优化.     

低水头辅助消能工水力特性数值模拟计算研究

以横丹水电站工程为例,基于κ-ε湍流模型封闭Reynods方程,采用VOF法追踪自由表面,通过有限体积法离散求解,数值模拟研究了低水头泄水建筑物的三种辅助消能方案,并分析了各自的水流特点和消能机理,以寻求一种安全可靠的消能工.     

基于VOF模型的排水渠道流动数值模拟及消能措施优化研究

为改善某电站雨水排水渠道的水流流态,减轻对下流排水渠道的冲蚀作用,建立了全三维排水渠模型,模型包含上下游缓坡和中部台阶消能排水渠.采用VOF多相流模型进行非定常流动分析,原设计在缓陡坡连接处出现偏流、溢出现象,这主要是受到离心力和缓坡出流流速较大的惯性力的影响.对此,提出在上游缓坡增加多级台坎的措施来减缓缓陡坡连接处的...     

梯形转叶螺旋流消能装置消能过程的数值模拟分析

为了从微观角度探究梯形转叶螺旋流消能装置的消能机理、验证其结构设计的合理性及不同参数对装置消能效果的影响,基于试验研究,运用Fluent软件进行三维螺旋流数值模拟。结果表明,数值模拟显示的消能机理与试验结果相吻合;装置消能的主力区在转叶孔板组合后,且装置的结构设计合理;转叶螺旋流消能装置的消能效果优于同类孔板射流装置的消能效果;在一定条件下,装置的消能效率与雷诺数和扭转角度均呈正比,而与开口角度呈反比。该结论为梯形转叶螺旋流消能装置的消能过程研究提供了依据,也为其结构优化和实际应用提供了理论支持。     

水石门水电站溢流表孔挑流消能数值模拟

为研究水石门水电站溢流堰挑流消能问题,采用有限体积法,利用VOF追踪自由液面和RNGκ-ε紊流模型建立了溢流堰挑流消能的三维数值模型,经与模型试验结果验证,吻合较好。根据工程实际情况,拟定了多种优化消能方案并进行了数值模拟计算。结果表明,在原方案基础上适当增大挑流反弧半径,优化鼻坎挑角能分散水舌入水冲击能量,改善泄流消能作用,从而有效降低下游河床的冲刷。     

柱体周围水力特性的数值模拟研究

针对柱体周围水力特性的数值模拟研究多采用二维数学模型,得出的结论缺乏原因和规律分析,基于Fluent 6.3软件平台,采用κ-ε紊流双方程模型和具有自由液面追踪功能的VOF单流体模型,分别对方柱体布置方向与来流夹角成90°和圆柱体布置方向与来流夹角成45°、60°、75°、90°进行三维数值模拟,分析了柱体对水流的壅水及柱体周围的流场和压力状况,获得了柱体周围水力特性的规律,可为柱体设计提供参考.     

组合掺气体型水力特性三维数值模拟

基于Realizableκ-ε紊流模型和VOF方法,以博贡大型龙抬头泄洪洞直线段为例,对挑坎后加矩型、U型和V型掺气槽的水力特性进行了三维数值模拟.结果表明,U型掺气槽水流冲击底板的压强最大,矩型和V型掺气槽对底板的冲击压强相当,矩形掺气槽形成的侧空腔最长.三种掺气槽后水流流态均平顺,水流强烈紊动形成的涡旋卷吸将空气卷吸入水流中.     

横隔板式鱼道水力特性数值模拟研究

为改善堤、坝等阻碍鱼类洄游的现状应用了鱼道、鱼闸等过鱼设施,采用RNG κ-ε湍流模型和有限差分法对兴隆水利枢纽工程鱼道进行了数值模拟,分析了淹没孔口式横隔板鱼道的流态和紊动能,研究了过鱼池和休息池的水力特性。结果表明,淹没孔口式横隔板鱼道的孔口水流具有固定特性,紊动能的分布空间较广,消能效果较好。过鱼池和休息池内水流的流态较稳定,能满足过鱼对象的需求。     

拱坝挑流坎消能特性数值模拟研究

针对尚甘尼拱坝挑流消能的问题,传统的水工模型试验方法受成本影响,其试验方案数量有限.为此,采用Flow-3D流体计算软件,基于RNG κ-ε湍流模型及VOF方法,建立了拱坝挑流消能计算模型,同时,结合物理模型试验结果,率定模型参数.在此基础上,对不同工况挑流坎泄流进行了三维数值计算,通过分析挑流水舌流态及挑射距离、下游...     

旋流竖井段水力特性数值模拟

采用标准κ-ε模型和VOF方法相结合,实现了水平旋流竖井段的水力特性的数值模拟．并计算了不同收缩比起旋器出口情况下竖井段的水力特性。模拟计算结果与试验结果对比表明,旋流竖井段的水力特性采用这种标准,κ-ε模型的模拟效果较好。     

基于Flow-3D的高速水流无压溢洪洞内消能工数值模拟

针对目前高速水流消能形式存在的缺点,基于Flow-3D软件,采用RNGκ-ε模型、Tru-VOF法模拟了无压洞式溢洪道内消能墩附近的水流运动特性,结合洞塞式消能工的消能机理和水工模型试验,对比分析了内消能墩附近的水流流态、流速分布、压强分布、水面线和消能率等。结果表明,在控制断面束窄度的条件下,消能墩附近流态不会影响洞内安全,消能效果较好,消能墩对墩后水流影响距离较短,为在洞内设置多组消能墩提供了依据。研究成果可为类似工程提供参考。     

水力机械内两相流能量耗散模型的解法

在参考文献「１」的基础上,给出了两相流能匠一种数值解法,编制了一套能适应研究水力机械过流部件区域两相物计算程序,并对水国同固定导叶区域的汉场进行了计算分析。与实验结果对比,文中提出的数值解法合理可行,是分析含沙水流流场的一种有效手段。     

山区弯道水流特性及消能选型

山区弯道水流特性复杂,消能工布置困难,为确定其适宜的消能工型式,分析了山区河流水流特性及工程中常用消能型式,并结合水工模型试验研究了不同消能工布置下弯道水流流态及消力池出口流速分布,提出在弯道出口处设置消力池加辅助消能工(消力墩+异形坝)的工程措施。结果表明,在消力池内设置消力墩和异形坝后,水流流态得到很好的改善,出池水流流速分布均匀,消能效果更好。     

基于OpenFOAM的旋转管道螺旋流水力特性数值研究

为进一步深入研究旋转管道产生的螺旋流对流场水力特性的影响,基于开源软件OpenFOAM,构建了水箱-管道出流气液两相流数值计算模型,模拟了竖直管、55°和45°螺旋管三种情况下的水流运动过程,通过分析、比较选定断面处速度分布、断面平均压强、湍动能随时间及空间位置的变化,总结了螺旋流对水平管段水力特性的影响。结果表明,相较于直管道,两组螺旋管道使水平管段螺旋流湍动能明显减小,压强变化趋于平缓不易产生负压,且管道内断面流速分布更加均匀。     

光伏散热扁管内部流场的数值模拟

本文将换热器用扁管应用到光伏电池散热中,将光伏电池散失的热量用于提高扁管内流体的温度,实现能源的高效利用.采用fluent软件,对设置在光伏电池板背面以水为介质的扁管通道进行了数值模拟,获得了内部的流场和温度场,并分析了入口流速、入口水温、有无隔板及隔板数目对出口水温的影响,结果表明适当降低入口流速和入口水温、在通道内设置隔板或者增加隔板数目,均可提高出口水温.     

二级齿墩式内消能工的数值模拟

为了进一步研究齿墩式内消能工的水力特性,提出了一种新型的消能方式,即二级齿墩式内消能工。通过建立标准κ-ε数值模型对单级齿墩式内消能工进行数值模拟,并与物理模型试验的结果进行对比,验证了模型的准确性,进而对二级齿墩式内消能工的部分水力特性进行数值模拟。结果表明,在齿墩段间距不变的条件下,随着面积收缩比减小,管道的过流能力变弱,消能率增大,压强降幅明显;在面积收缩比不变的条件下,齿墩段间距在一定范围内的增长会使管道消能率变大,过流能力减弱,最小空化数减小,产生负压和空化现象的可能性增加;当齿墩段间距大于80 cm时,管道的过流能力及消能率基本保持稳定。     

供水管路系统结构紧凑型高效消能器的水力特性研究

供水管路系统初期充水或设备检修后,在管路末端充水过程中需在有限空间内通过消能设施消减上游大量水流能量。针对传统内消能工占有较大空间或水流需较长的恢复长度等问题,提出了一种新型结构紧凑型高效能消能器,通过水工物理模型试验,研究了消能器过流能力特性和脉动压力特性,并通过数值模拟研究了消能器的水流空化特性。结果表明,该种消能器采用多层次的消能措施,优化布置了内部体型结构,占用极小的空间的同时具有较高的消能率,且空化性能良好。