博斯騰湖風(fēng)生流平面二維數(shù)值模擬.pdf

1、博斯騰湖地處我國干旱的西北地區(qū)，具有水資源調(diào)控、農(nóng)田灌溉、工業(yè)及城鄉(xiāng)生活用水、流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和調(diào)水等多種功能。然而隨著流域和湖區(qū)大規(guī)模開發(fā)，博斯騰湖面臨嚴(yán)重的環(huán)境問題，已嚴(yán)重阻礙流域社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境持續(xù)、協(xié)調(diào)與穩(wěn)定發(fā)展。因此，博斯騰湖流域水環(huán)境保護(hù)與治理勢在必行，而湖泊水動力學(xué)是水環(huán)境研究的基礎(chǔ)，且湖流是湖泊主要動力過程中最重要的動力學(xué)指標(biāo)，是湖泊中一切物理因子變化的基本動力條件，也是引起湖泊環(huán)境變化的一個極其重要的營造力。因此，研究

2、湖泊的水流運動特性，是湖泊流域水環(huán)境保護(hù)、治理和水資源合理利用的基礎(chǔ)，具有重要的實際價值。 針對博斯騰湖水平尺度遠(yuǎn)大于垂向尺度，水力參數(shù)在垂直方向變化要小于水平方向變化，其流場可用沿水深的平均流動量來表示的特點，本文在水深平均的二維流動數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，引進(jìn)目前應(yīng)用最廣的K—ε二方程模式，建立了適用于大型淺水?dāng)?shù)值模擬的水深平均的K—ε紊流模型。在非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上采用有限體積法離散控制方程，提高了計算精度和效率。運用SIMPLEC算

3、法進(jìn)行數(shù)值求解，克服了為簡化計算對二維物理機(jī)制常采用一維化數(shù)值處理的缺陷，使計算的流場更符合實際流場。模擬了不同風(fēng)向、風(fēng)速下博斯騰湖大湖區(qū)水流運動特性。 模擬結(jié)果表明：①由于博斯騰湖水體大，入流及泵抽水量小，且出、入流均位于湖的西南隅，因此，湖泊吞吐驅(qū)動的能量對湖流結(jié)構(gòu)影響非常有限，驅(qū)動作用僅限于大河口至東、西泵站一帶，只引起較弱的環(huán)流。②湖中風(fēng)生環(huán)流的流速比較緩慢，風(fēng)向、風(fēng)速對湖泊的環(huán)流結(jié)構(gòu)有顯著影響，風(fēng)向、風(fēng)速的變化立刻引起