高水頭無壓隧洞自由水面數(shù)值模擬研究.pdf

1、隧洞是常見的泄水建筑物，在水利工程中有著廣泛的應(yīng)用，清楚地了解隧洞的流場(chǎng)及流態(tài)隨上下游水位的變化是設(shè)計(jì)洞身尺寸和結(jié)構(gòu)的依據(jù)，尤其是對(duì)洞內(nèi)無壓段自由水面的波動(dòng)、變化規(guī)律的掌握更是隧洞工程設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。本文結(jié)合新疆引額濟(jì)烏一期工程的尾部調(diào)節(jié)水庫“500”水庫放水兼放空隧洞水工及水力學(xué)模型試驗(yàn)，對(duì)無壓泄洪洞內(nèi)流場(chǎng)特性進(jìn)行了全面深入的研究，通過對(duì)各種追蹤自由面的方法進(jìn)行比較，選擇了流體體積法(VOF方法)來模擬自由水面，并與標(biāo)準(zhǔn)的κ-ε紊流模

2、型耦合建立了泄洪洞內(nèi)的水氣二相流數(shù)學(xué)模型。 根據(jù)不同的運(yùn)行工況，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT分別對(duì)洞中水流進(jìn)行了三維數(shù)學(xué)模型和二維簡化數(shù)學(xué)模型的數(shù)值模擬，在求解過程中采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格來處理復(fù)雜的邊界形狀；為了提高計(jì)算效率本文采用了PISO算法，它是基于校正壓力和速度之間的高度近似關(guān)系的算法，PISO算法在計(jì)算過程中進(jìn)行了相鄰校正和偏斜校正，減少了達(dá)到收斂所需的迭代次數(shù)。數(shù)值模擬計(jì)算所得到的泄洪洞內(nèi)速度場(chǎng)、水面線與模型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻