進(jìn)水口漩渦縮尺效應(yīng)研究.pdf

1、漩渦運(yùn)動是水利工程中較為常見的現(xiàn)象，漩渦的存在特別是吸氣漩渦，對工程結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生危害，如惡化水流流態(tài)，減少進(jìn)流量，引起機(jī)組或結(jié)構(gòu)物的振動，卷吸漂浮物，堵塞或損壞攔污柵等。目前針對具體工程的試驗(yàn)研究較多，但關(guān)于進(jìn)水口漩渦的縮尺效應(yīng)尚未有統(tǒng)一的觀點(diǎn)，三維數(shù)值模擬的研究也較少。本文將采用數(shù)值模擬的方法對進(jìn)水口漩渦縮尺效應(yīng)進(jìn)行研究。主要的研究內(nèi)容和成果有：
　　 (1)漩渦是強(qiáng)非線性的水氣兩相流問題，數(shù)值模擬難度較大，采用何種數(shù)學(xué)模型是數(shù)

2、值模擬成功與否的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。采用結(jié)合VOF法的標(biāo)準(zhǔn)κ-ε紊流模型、RNGκ-ε紊流模型和Realizableκ-ε紊流模型分別對底部進(jìn)水口漩渦進(jìn)行數(shù)值模擬，并分析比較三種模型結(jié)果。結(jié)果表明：RNGκ-ε紊流模型考慮了紊流中渦流因素的影響，計(jì)算精度良好，模擬漩渦流場具有優(yōu)越性，是三種模型中較適于進(jìn)水口漩渦流場數(shù)值計(jì)算的紊流模型。
　　 (2)采用RNGκ-ε紊流模型模擬漩渦的可信度有多大，這是需要驗(yàn)證的重要問題。分別利用模型試驗(yàn)和

3、三維數(shù)值模擬的方法對側(cè)部進(jìn)水口前的漩渦進(jìn)行研究，數(shù)值模擬出的漩渦，其形狀、大小及位置與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，試驗(yàn)觀測到的漩渦運(yùn)動和數(shù)值模擬得出的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡均為螺旋流，運(yùn)動規(guī)律相同，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可信性。
　　 (3)通過不同比尺的模型，研究了側(cè)部進(jìn)水口漩渦的縮尺效應(yīng)，探討了采用何種模擬條件才能盡可能地消除漩渦的縮尺效應(yīng)，即雷諾數(shù)與比尺的關(guān)系，給出了臨界雷諾數(shù)和韋伯?dāng)?shù)的建議值。
　　 (4)初步探討了進(jìn)水口漩渦的形成機(jī)