三維自由面湍流場數(shù)值模擬及其在水利工程中的應用.pdf

1、該文針對粘流場數(shù)值模擬技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)作了比較全面的回顧與展望,重點研究了網(wǎng)格生成技術、數(shù)值求解技術、湍流模型技術和動邊界模擬技術,在此基礎上建立了模擬自由面湍流場的數(shù)學模型,并成功地應用到二維溢流壩和帶閘墩的三維溢流壩過壩水流的數(shù)值計算.該文完成的具體工作和主要結論如下:1)以代數(shù)網(wǎng)格生成方法為基礎提出了一種簡單的、可獨立于網(wǎng)格生成方法之外的邊界正交化技術;針對分區(qū)結構網(wǎng)格系統(tǒng)建立了分區(qū)交界面處的數(shù)據(jù)結構與計算模型.2)利用有

2、限體積方法在非正交同位網(wǎng)格系統(tǒng)中建立了SIMPLE求解算法,對非正交網(wǎng)格系統(tǒng)中的邊界條件、延遲修正技術及計算節(jié)點的梯度計算等專題進行了深入討論.3)研究比較了各種湍流模型的特點及應用范圍,以水翼繞流場為例完成了RNGk-ε模型與標準k-ε模型的計算比較,結果表明RNGk-ε模型能夠更好地模擬流場的湍流特性.4)研究了運動邊界模擬技術中的VOF方法,詳細建立了一種精度更高的自由面重構模型,通過對典型運動界面的數(shù)值模擬表明,該方法能夠更加準

3、確地確定運動界面的形狀和位置.5)利用該文建立的非正交網(wǎng)格系統(tǒng)中自由面湍流場數(shù)學模型,對二維溢流壩過壩水流進行了數(shù)值計算,分析了不同壩頂水頭下的水面線位置、壩面壓力及流量、流速等水流特性,通過與典型實驗資料的對比,水面線高度及壩面負壓極值均與實驗值具有非常好的一致性.6)通過建立溢流壩和閘墩的三維整體模型,完成了對三維過壩水流粘流場的數(shù)值計算.7)該文建立的三維自由面湍流場模型能夠比較準確地模擬帶閘墩溢流壩三維過壩水流湍流場,可以針對不