SMS模型在长洲水利枢纽下游水流模拟中的应用研究

文章以SMS模型为基础,针对我国流域特点,以长洲水利枢纽下游河段为例进行数值模拟研究,为建设项目河段水流形态的研究探索可行的有效的新途径。     

赤吟水闸枢纽工程泄洪能力的数值模拟研究

建立赤吟水闸枢纽工程平面二维水流数学模型,对水闸泄洪能力进行了模拟。模型研究了设计洪水和校核洪水时邦庄拦河闸与赤吟橡胶坝的泄流能力、流速分布以及新老河道的分流比,计算了维持上游正常蓄水位时下游不同水位的两汊全开泄流量。结果表明:邦庄拦河闸及赤吟橡胶坝的坝上、下游流速分布都较为均匀,未见明显回流等不良流态;邦庄拦河闸及赤吟橡胶坝泄流能力能够满足要求。     

SMS在黄河口水流数值模拟中的应用

利用SMS模型,对黄河口周边大范围海域进行了无结构六点元网格划分,且在口门近岸处做了加密嵌套处理。经隐格式求解水流基本方程,分析了流场分布及其变化规律,结果表明：①SMS模型具有较强的计算功能,可以用于复杂边界及流场的数值模拟。②河口往复流的作用强烈,口门南北两侧存在较大范围的旋涡区,在一定程度上阻止了泥沙向南北方向输运;口门外反向流速梯度及对应的切变锋是黄河河口的特殊水流形态,形成的低速带有效地阻滞了近岸含沙水流向深海的扩散输运。     

某水闸消力池自由液面数值模拟的研究

就自由液面数值模拟进行了研究,给出了相关的控制方程,并简要介绍了应用Fluent软件实现数值模拟的操作步骤,最后应用Fluent软件中的VOF法对一个具体工程实例进行闸后消能结构中的自由液面进行了模拟,结果与传统设计方法得出的数值较吻合.     

汾河下游河道二维水流模拟

采用深度平均的二维水流模型,对汾河下游流速、水深进行了数值模拟,得到的水位、流量与实测资料基本一致,验证了该模型对河道进行二维数值模拟的可行性,然后利用该模型对河道水力参数进行了模拟计算,结果表明:不同时段的河道流速、水深等水力指标均能满足水生生物的生长要求。     

桥墩群对河道水流影响的三维数值分析

该文采用具有自由水面和河床切应力计算的三维数学模型分析了桥墩群对河道水流的影响。计算利用标准的k-ε紊流模型求解N-S方程得到三维流场,通过对运动方程的垂向平均积分得到求解水位的泊松方程,将该模型应用到不同收缩比条件下桥墩的绕流壅水计算,结果与物理试验值拟合较好。在实际应用中,模型比较了凉水河北京南站段桥墩群修建前后河道水位和三维流场的变化情况,分析了桥墩群对河道三维水流与水位的影响,为该段河道的整治以及规划设计提供参考。     

基于Realizable k-epsilon模型的水闸下游水流数值模拟

水闸是渠道或河道工程中十分重要的水工建筑物,因此水闸流的模拟也具有重要的现实意义。为提高水闸流的模拟精确度,引入较为先进的Realizable k-epsilon模型,并采用该模型对河道水闸下游水流进行了数值模拟。将模拟结果与试验数据和标准k-epsilon模型结果进行比较。结果表明,标准和Realizable k-epsilon模型均可较为准确地预测水闸流的自由水面与流速分布,但基于Realizable k-epsilon模型的模拟结果更为精确,证明了该方法的适用性及合理性,为提高水闸流的计算精度提供了参考。     

挖入式港池水流特性数值模拟

利用三维水流数学模型对挖入式港池内的水流特性进行了数值模拟,对自由水面位置、垂线平均流速的确定及各方程迭代求解时的不同步修正等方法进行了探讨,指出了改进方向及步骤。利用两种流量下港池内表面流场试验资料对建立的数学模型进行了检验,结果表明：计算值与实测值比较一致;计算得到的中层、底层流场分布与理论分析结果比较符合。     

宽顶堰水流数值模拟分析

本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的水流结构的一个强有力的工具,其结果对物理试验也是一个很好的补充.     

水闸消能防冲的数值模拟

本文结合长兴岛创建水闸工程设计实例,采用K-ε紊流模型和体积率（VOF）跟踪自由水面的方法,模拟了闸后消能防冲水流结构。将消能防冲的数值模拟结果,包括自由表面位置和水跃长度,与工程设计计算进行了对比分析。验证了工程设计的合理性和科学性。     

基于CCHE模型的乌斯满引水枢纽水流数值模拟

通过CCHE2D平面二维水沙数学模型,采用非线性k-ε紊流闭合模型,有限元法离散控制方程和时间行进格式求解方程对塔里木河乌斯满枢纽模型进行二维水流特性数值模拟。分析了枢纽上下游水流水面形态变化、断面流速变化以及水位高程变化。探讨了引水闸及泄洪闸对计算河段水流流态的影响。将各典型断面水面高程变化与物理模型试验实测值进行对比,得到二者水面变化趋势基本一致。结果表明:CCHE软件能较好地运用于引水枢纽工程水流运动的数值模拟。     

无压输水隧洞数值模拟研究

隧洞在水利工程中被广泛应用,本文以黄泥滩灌区供水工程引水隧洞为例,采用计算流体动力学软件FLUENT对无压隧洞进行二维数值模拟研究,选择VOF方法来模拟自由水面,与RNGK-ε模型耦合建立无压隧洞洞内的水气二相流数学模型。通过计算得出了同一流量、不同库水位、不同闸门开度的流速场及水面线,并模拟出了隧洞内闸室及消力池之间的最大流速及流态,对其进行了分析,可为水工设计提供技术支撑。     

弯道水流的基本特性及数值模拟

总结了弯道水流水面横比降、横向环流、流速重分布、分离流及弯道切应力和局部阻力等基本特性及其研究现状;建立了极坐标下沿水深平均的弯道水流平面二维数学模型;并进行了试验室180°矩形弯道和长江调关河弯两个弯道水流的实例计算。计算和验证表明：建立的弯道水流数学模型能较好地模拟弯道水面形态变化和流速重分布。     

复式河槽漫滩水流的三维数值计算

采用紊流模型中的雷诺应力模型(RSM)对非对称复式河槽水流的三维紊流进行了数值模拟。数值模拟计算结果与试验结果的比较表明RSM能够很好地模拟滩槽交互区内的二次流、主流速分布和床面剪切力,此模型模拟复式河槽是可靠的。最后用RSM模拟了对称复式河槽在不同水深下的流速场及床面剪切力分布,得出当水深增加时,滩槽交互区二次流动纵向涡增强,而浅滩主流速及床面剪切力迅速增大的结论。     

感潮河段交汇区水流特性数值模拟 --以宁波三江口为例

河流交汇为城市的发展提供了便利,对区域防洪、航运及河道演变影响重大。针对感潮河段交汇区域特有的非恒定往复流条件,以宁波三江口为例,运用Delft-3D建立二维水动力数学模型。基于实测水文和地形资料,引入四种评估参数对模型进行了率定与验证。重点分析了洪、枯两季涨、落急时刻,交汇区流速分布及水面形态等水流特性。结果表明:涨潮时,交汇区流场可类比分叉水流;落潮时,则为交汇水流;交汇区顶点及左支入汇侧下游存在两个低流速区,并可形成分离区;汇流区流速整体呈落潮大于涨潮的趋势,洪、枯季间最大流速相近。此外,涨、落急时刻典型特征断面水面呈单一横比降,且落急时刻比降明显大于涨急时刻;落急时,交汇口水面呈混合层附近高,两侧低的"马鞍形"分布。     

基于CFD方法的溢洪道下游水流数值模拟

采用计算流体力学方法对溢洪道的水流进行数值模拟.计算四种不同流速下溢洪道的流速、压力和深度等流量特性.由于实际流动是湍流,因此采用RNG湍流模型进行模拟.将溢洪道测压管压力和流速的数值计算结果与水工模型试验结果进行比较.平均速度值的计算结果与实验结果之间的最大差异为5.47％,测压压力值的最大差异为7.97％.数值结果...     

基于室内试验水闸开度对水流特性影响分析

在水闸的水力参数设计中,流量设计十分重要。合理控制水闸开度不仅可以使水闸下游流量均匀分布,还可以防止河道两岸和河床的水土流失。为分析不同水闸开度对水流特性的影响,采用Fluent数值模拟方法,引入能量耗散和流动阻力,分析对比了不同闸门开度下RNG k-ε、RNG k-ω和RSM湍流模型对流体速度分布和能量系数的影响,并通过室内水闸试验进行验证对比,研究结果可为相关工程提供参考。     

北江大堤加固达标工程西南水闸水工模型试验研究

通过对西南水闸水工模型的试验研究，充分比较各方案的优劣，提出能满足泄洪能力，过闸水流流态较好，流速分布较合理，水跃稳定，消能充分，效果较好的水闸设计方案，为设计提供科学依据。     

高水头明流泄洪洞三维数值模拟

导流洞改建为龙抬头式泄洪洞是一种常见的改建形式,其局部水流流态十分复杂。研究一种高水头龙抬头式明流泄洪洞,采用RNG k~ε模型和标准壁面函数模拟紊流,利用几何重构的VOF模型追踪自由水面;对某龙抬头式泄洪洞在设计洪水位闸门全开情况下进行了三维流场数值模拟。将沿程水面高程、底板压力及掺气空腔长度的计算结果与模型试验数据进行对比验证,两者吻合良好,从而为工程设计提供参考。     

下游为干河床的溃坝水流数值模拟

应用二阶TVD—MacCormack格式计算了含间断波的二维浅水流动．模拟算例为下游是干河床、瞬间部分坝体溃决形成的溃坝水流运动．针对该格式，采用恰当的限制器使得解既不产生过大耗散，又具有高分辨率．