虹吸式出水流道三維紊流數(shù)值模擬及優(yōu)化試驗研究.pdf

1、該文在三維流動數(shù)值模擬的基礎上,根據(jù)對虹吸式出水流道流態(tài)的要求,進行了出水流道的優(yōu)化水力設計.其基本思想是:給出一系列不同的出水流道邊界,完成一系列相應的正命題計算,用一系列的正命題的解來盡可能地逼近最優(yōu)解.虹吸式出水流道三維流動模擬的控制方程為雷諾平均Navier-Stokes方程,并以紊流模型使方程組閉合.近壁流動采用壁面函數(shù)法,方程離散采用控制體積法.對動量方程的求解,壓力與速度的耦合關(guān)系采用壓力修正法SIMPLE系列算法,變量的

2、布置采用交錯網(wǎng)格系統(tǒng).虹吸式出水流道三維流動的計算區(qū)域由虹吸式出水流道本身及具有一定長度的出水池組成,計算區(qū)域在貼體坐標系上進行離散,三維網(wǎng)絡的生成采用了微分法、代數(shù)法及多塊網(wǎng)格技術(shù)相結(jié)合的方法.虹吸式出水流道的形狀比較復雜,為便于進行優(yōu)化設計計算,流道的幾何形狀分別采用尺寸控制和型線控制兩類變量建立動態(tài)的數(shù)學模型.為了驗證數(shù)值模擬和優(yōu)化計算結(jié)果,結(jié)合南水北調(diào)東線工程寶應泵站建設的需要,對虹吸式出水流道優(yōu)化前、后的兩種方案進行了模型試驗