基于CFD的顺直明渠断面流场数值模拟研究

为研究顺直明渠断面的流速分布,选取梯形明渠为例,基于计算流体动力学(CFD)方法建立三维顺直明渠数值仿真模型,采用刚盖假定法和流体体积(VOF)法分别捕捉自由水面,对比研究了不同宽深比明渠的断面流速分布;选取标准k-ε模型、RNG k-ε模型及雷诺应力模型(RSM)分别封闭雷诺平均(RANS)方程,对比评估了各数值模型的模拟效果。结果表明:刚盖假定法适用于宽深比大的宽浅明渠,VOF法适用于宽深比小的狭窄明渠,3种模型中RNG k-ε模型的模拟误差更稳定,更加适用于顺直明渠模拟。所建立的数值模型能够很好地模拟明渠断面的实际流速分布,模拟数值与实测数值的误差在6.00%以内。