三维数值波流水槽的构建及验证

文章基于Reynolds平均的Navier-Stokes(RANS)方程,建立波流联合作用的三维数值水槽,在上游边界采用速度入口的方式造波和造流,在下游采用动量源项的方法进行消波,并对三维数值水槽的瞬时波面和速度分布进行了考察。结果表明:采用速度入口造波流和明渠出口出流的方法,数值水槽能够保证波浪传播的完整性和规则性,整个水槽的流量守恒,液面不会出现抬升的现象。源项消波的方法可以快速使得波面变得平静,上游传递过来的波流场会迅速过渡为均匀流的形态,消除了波浪反射对上游波流场的影响。还对比了不同位置处沿水深方向的速度时均分布,整体来看在中上游位置处速度分布与纯流及波流实验数据吻合较好,而在下游靠近消波段的位置,由于消波作用影响,导致上部流速减小。

堰塞体逐渐溃决数学模型研究

堰塞体是高位岸坡在地震作用下滑坡导致正常河道被堵塞而形成的天然堆石体。根据堰塞体溃决的特点采用有底坡明渠出流形式,结合冲刷率与速度平方成正比的关系建立堰塞体逐渐溃决数学模型。对“10·10”白格堰塞体溃决过程计算分析,结果表明:当冲刷系数α=0.0007~0.0009,糙率n=0.030~0.035时,溃决洪峰流量为8813.04~14087.49m 3/s之间,与实测值相比,洪峰流量误差在32%之内。当采用冲刷率与流速的平方成正比的冲刷方式时,建议冲刷模型系数α在0.0007~0.0009之间选取,可降低计算结果误差。增大泄流槽的糙率n,减少冲刷系数α,可以减少溃决洪峰流量,延缓洪峰流量出现时间。边坡角度θ对于洪峰出现时间、断面最大流速、洪峰流量大小影响都较小。