平底突扩三元水跃流场的数值模拟

应用湍流RNG k-ε模型封闭流体力学方程组,VOF法追踪自由表面,采用非定常流动PISO算法对R型水跃,S型临界式水跃和S型淹没式水跃进行了数值模拟。结果表明,采用Fluent软件对平底突扩三元水跃进行数值模拟具有较强的适用性。3种水跃在水流的上部区域均形成逆时针方向的翻滚漩涡。S型临界式水跃(z=0.024 m)发生了对称扩散,并在x=1.00 m断面与x=1.30 m断面之间形成了对称分布的漩涡。发现水流紊动能最大值在水跃中部,R型水跃发生的紊动能较大,S型临界式水跃和S型淹没式水跃两者的紊动能相近。分析中轴立面流速分布后,发现在相同位置的横断面上,R型水跃流速均较大。水跃区内,R型水跃边界层变化不大,S型临界式水跃边界层增长缓慢,S型淹没式水跃边界层增加趋势明显。S型淹没式水跃最大流速值以较快速率减小,并且最大流速值相比另外两种工况时小。