帶有復(fù)雜自由表面的泄水建筑物紊流場的數(shù)值模擬.pdf

1、在水利工程中，帶有復(fù)雜自由表面的流動問題廣泛存在著，如溢流堰及溢流壩流，表孔泄流，水閘泄流，帶有自由表面的滲流以及大型水壩船閘內(nèi)流體流動等。如果能夠很好的利用數(shù)值模擬解決這類問題，不僅可以很好地對這些水流流動結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，同時相對于試驗(yàn)來說可以節(jié)省人力、財(cái)力和時間。本文利用流體計(jì)算軟件FLUENT，對帶有復(fù)雜自由表面的泄水建筑物紊流場的數(shù)值模擬，進(jìn)行了一系列的研究，分別進(jìn)行了閘孔出流、溢流壩流動、寬頂堰流的計(jì)算，重點(diǎn)研究了寬頂堰流的數(shù)值

2、模擬，對數(shù)值模擬帶有復(fù)雜自由表面的紊流流動的合適的計(jì)算模型和自由面調(diào)整的具體方法進(jìn)行了探索研究，說明了利用FLUENT軟件來進(jìn)行水利工程中的帶有復(fù)雜自由水面的泄水建筑物水流問題研究是可行的，其結(jié)果是合理的。本文的主要內(nèi)容有： 1.對帶有自由表面流動問題的常用研究方法進(jìn)行了總結(jié)。 2.簡要介紹了流體計(jì)算軟件FLUENT，并給出了利用FLUENT軟件計(jì)算的常見的水流現(xiàn)象，所得結(jié)果是合理的。 3.在實(shí)驗(yàn)室水槽中，對圓角

3、進(jìn)口寬頂堰進(jìn)行了多組水流試驗(yàn)，測得流量、堰頂水頭，中心剖面水面線，典型斷面速度分布和堰后回流區(qū)大小，整理數(shù)據(jù)繪出了幾種流量情況下的中心剖面自由水面線。 4.利用三維標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流數(shù)學(xué)模型，選擇VOF方法追蹤自由表面，采用氣液兩相流計(jì)算模型對寬頂堰流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合。說明FLUENT軟件數(shù)值模擬帶有復(fù)雜自由表面的寬頂堰流是可行的，其結(jié)果是合理可靠的。 研究表明，利用FLUENT軟件數(shù)值模擬寬頂堰