梯形薄壁堰流量规律数值模拟研究

旨在用数值模拟方法推求计算梯型薄壁堰堰流的简化公式。通过推求梯型薄壁堰堰流的基本理论公式,并求解气液两相流时均方程,辅以RNG k-ε湍流模型模拟了5种不同堰顶水头下梯形薄壁堰的过流能力。用SIMPLE算法对模拟体系中的压力与速度的耦合进行求解,同时用VOF法对自由水面的流动变化信息进行捕捉;进而通过最小二乘法的拟合得到模拟的流量值随堰顶水头变化的简化计算式,采用此公式计算了梯形薄壁堰在不同堰顶水头时的过流流量,与所推基本理论公式的计算值相比结果基本一致,可为实际工程中流量的控制和测量提供参考。     

90°弯道明渠横向环流的大涡模拟研究

采用气液两相流大涡模型模拟90°弯道明渠水流的水力特性。使用有限体积法对控制方程进行离散;使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解速度与压力的耦合;采用了VOF(Volume of Fluid)法模拟自由水面。通过计算得到弯道处流速、压强系数、横向环流强度等水力参数的分布规律。分别比较弯道纵向流速与横向流速的模拟值与实验值,二者吻合较好。通过分析弯道环流的流态特征得出:因受重力作用与水流在流经弯道时发生的离心现象的影响,凸岸附近较凹岸存在较大的二次流强度的结果;凸岸与凹岸压强系数均沿程增大,当达到弯顶时,水面横比降达到最大值;弯道横向环流强度随弯道角度增大而逐渐增大,其最大值出现在明渠底部。     

曝气速度对曝气池流场影响的数值模拟分析

采用欧拉-欧拉多相流模型,辅以RNG k-ε湍流模型对一简化的推流式曝气池进行了数值模拟,控制方程采用有限体积法离散,并采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解。通过模拟得到了不同曝气速度下曝气池特征断面的气相体积分数、气液两相速度的分布规律以及湍动能的变化情况,通过分析比较确定了最佳的曝气速度范围:当曝气速度范围为6.25m/s~7.813m/s时,简化的推流式曝气池内的气体分布均匀,池内的气体和液体混合充分,可为曝气池的合理运行提供参考。