竖井旋流式泄洪洞数值模拟

本文采用k-ε双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,数值模拟竖井旋流泄洪洞复杂的水流运动,得到自由水面,流速及压力等水力要素的分布规律。数值模拟结果与已有模型试验数据的对比分析表明,采用的数值方法能够较好地模拟竖井旋流泄洪洞泄流过程。此外,利用数值模拟的结果对竖井的泄流能力和消能率进行了验证。

溢流丁坝附近自由水面的实验研究与数值模拟

在整治河道中,丁坝的存在使得丁坝附近自由水面及流场的三维特性非常突出,对这种三维特性非常突出的自由水面和流场的模拟在计算流体力学的应用中一直是个难点。作者对溢流丁坝附近的自由水面进行了实验研究,应用VOF方法和标准的k～ε模型耦合求解对丁坝附近自由水面的模拟,模拟结果与实测值吻合较好,说明VOF方法可以在丁坝附近自由水面的计算中应用推广。同时,还对溢流丁坝附近的流场进行了预测。

弧形防浪墙的迎浪面波压力数值模拟

以Navier-Stokes方程为控制方程,使用VOF方法追踪自由液面,对FLUENT进行二次开发,将各功能区的源项表达式添加到动量方程中,从而实现动量源造波和消波。模拟二阶Stokes波作用下不同断面形式防浪墙的流场和波压力,并将计算结果与物理模型试验数据进行对比,结果吻合较好。比较直立式和弧形防浪墙波浪压力数值计算结果可以发现,在相同水位和波浪要素情况下,作用在圆弧墙上的最大点压强明显大于直立墙,而且最大压强发生在圆弧部分,工程中应该对圆弧部分进行加固处理。