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。     

曲线坐标下连通域河道平面二维水流的数值模拟

在边界拟合曲线坐标系下,运用B型交错网格模式和动边界扫描技术建立了基于连通域的二维水流数学模型,并提出了模型中有关参数的处理方法.采用贴体坐标变换将复杂的物理域变换成规则的计算域,在计算域上采用控制容积法离散方程,应用SIMPLEC算法计算速度-压力耦合.研究结果表明:采用控制容积法和SIMPLEC算法离散求解方程,具有良好的守恒性和稳定性; 该模型能够较准确地模拟连通域河段的流场变化、水位变化等过程,可供实际工程应用.