曲面X型宽尾墩闸室内水力特性模拟研究

为了高精度模拟水流通过水工建筑物时的流场特性,采用CLSVOF法并引入RNGκ～ε紊流模型的新型数值模拟方法,对某水电站曲面X型宽尾墩泄流时的水力特性进行了三维数值模拟研究,获得了宽尾墩闸室内水流流态、水面线、流速、压力等水力参数.数值模拟结果与物理模型试验结果吻合良好,验证了CLS-VOF数值模拟方法的可靠性.     

X型宽尾墩水气两相流场的数值模拟

采用VOF方法和RNGk-ε模型对X型宽尾墩三维紊流流场进行了数值模拟,利用隐式解法提高了计算速度,捕捉到了水气两相流场并完成了对流场紊流特征的正确模拟.模拟结果表明:该模拟与实测结果吻合良好,说明采用的数值模拟技术对于自由水面的模拟能力可以满足工程实践的需要.     

宽尾墩-台阶溢流坝三维数值消能流场模拟

宽尾墩-台阶溢流坝消能工是在安康水电站特定的泄洪消能条件下,经过模型试验研究提出的一种先进的消能技术.采用有限体积法离散求解,辅以Realizable κ-ε湍流模型,引入水气两相流的VOF模型,利用几何重建格式非恒定流迭代求解生成自由水面,对几何体型采用结构化和非结构化的网格相结合进行处理,从库区到消力池进行了水气两相流数值模拟.     

不同直径气泡在静水中运动特性的研究

运用VOF数值模拟技术分析了水中气泡的运动特性.采用了数值模拟方法测量气泡上升过程中的形状、上升速度和气泡轨迹,采用自编程序的数字图像处理技术进行模拟结果的后处理,并对获得的结果进行讨论分析.从分析结果可以看出:直径2mm以下的小气泡呈直线或“Z”字形运动状态,直径大于2mm的气泡为螺旋运动或者更复杂的随机运动;气泡速度经过初始加速阶段以后存在明显的震荡,这个震荡幅度与气泡的长宽比有很好的相关性;气泡在上升过程中顶部和尾部速度比中部速度大,气泡尾部涡竖直方向上分布的不对称状态是气泡上升路径发生改变的主要原因.     

宽尾墩一台阶溢流坝三维数值消能流场模拟

宽尾墩一台阶溢流坝消能工是在安康水电站特定的泄洪消能条件下，经过模型试验研究提出的一种先进的消能技术。采用有限体积法离散求解，辅以Realizable κ-ε湍流模型，引入水气两相流的VOF模型，利用几何重建格式非恒定流迭代求解生成自由水面，对几何体型采用结构化和非结构化的网格相结合进行处理，从库区到消力池进行了水气两相流数值模拟。     

静水中单个气泡的动力学特性数值模拟

为研究水中气泡上升的动力学特性,采用数值模拟方法,以静止水中的单气泡为研究对象,应用 CFD 分析软件,建立了气泡在浮力和重力作用下的仿真模型。模拟区域考虑了静水压力梯度场,采用无滑移技术处理流场边界及全结构网格技术处理气泡,对直径为 2.6 mm 和 4 mm 的气泡进行了数值模拟。分析了气泡在水中的运动机理,并将数值计算与实验数据进行了对比。结果表明：气泡在水中的上升路径与上升速度与试验结果吻合良好,此方法为利用数值手段研究水中气泡的运动特性提供了一个有效的解决途径。