新型X寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池流場的三維數(shù)值模擬.pdf

1、寬尾墩聯(lián)合消能工的水流特性一般具有三維性和紊動性。對于其中一種聯(lián)合消能工-新型X寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池同時還具有自由表面。該聯(lián)合消能工流場帶曲線的自由表面，復雜的幾何邊界給三維數(shù)值模擬帶來很大難度。新型X寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池作為消能工之一，在水利樞紐中得到廣泛的應用，并且常常采用模型試驗的方式來驗證工程的安全性。本文針對寬尾墩聯(lián)合消能工的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)作了比較全面的回顧與展望。
　　當前，數(shù)值模擬技術成為了研

2、究寬尾墩聯(lián)合消能工水力特性的重要手段，數(shù)值模擬日益成為研究高速水流的重要技術工具，在邊界條件正確、網(wǎng)格劃分合理、數(shù)學模型選擇恰當?shù)那疤嵯?，?shù)值模擬能夠真實反映模擬對象的水流特性。本文利用商用軟件FLUENT對魯?shù)乩娬拘滦蚗寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池流場了進行物理模型對照的三維數(shù)值計算。
　　本文從N-S方程出發(fā)，采用有限體積法對新型X寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池流場進行了紊流數(shù)值模擬，根據(jù)多種紊流模型的優(yōu)缺點進行比較，選

3、擇了RNGk-ε紊流模型，用VOF方法處理自由表面，利用幾何重建格式來生成自由表面，對復雜的邊界采用非結構網(wǎng)格進行處理。在對方程離散時采用了混合網(wǎng)格技術。為保證數(shù)值計算的穩(wěn)定性和精確性，采用了目前較為流行的PISO類計算程序。通過工程實例的模型試驗全面的試驗數(shù)據(jù)對比，進一步對該工程的新型X寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池流場紊動流場進行了三維數(shù)值模擬，得到了泄流能力、流速場、壓力、水面線等的分布規(guī)律，數(shù)值模擬和試驗結果的對比分析表明，兩者

4、吻合較好，滿足精度需要。
　　建立的三維紊流數(shù)值模型能夠比較準確的模擬新型X寬尾墩-臺階溢流壩-戽式消力池流場的三維水流，為工程相關設計提供可靠的分析依據(jù)。由于寬尾墩是一種相對較新的消能方式，對其消能機理的研究還不充分，數(shù)值模擬方法也尚有許多需要改進，對這些問題可以結合更多的實際工程進行更深入的研究。
　　本文也對溢洪道的摻氣也進行了數(shù)值模擬，就目前水氣兩相流理論和數(shù)值模擬現(xiàn)狀而言，計算方法是可行的，由于紊流、水氣兩相流及自