基于动网格技术对银盘船闸阀门段体型优化动态仿真研究

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1、万方数据2010年2月第2期总第438期水运工程Port＆WaterwayEngineeringFeb．2010No．2SerialNo．438基于动网格技术对银盘船闸阀门段体型优化动态仿真研究李洪奇1，杨忠超2，陈明2，林巧2(1．长江泸州航道局，四川泸州646000；2．重庆交通大学，重庆400074)摘要：采用动网格技术和VOF方法对乌江银盘船闸阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟，采用lmin开阀方式分析阀门段水流急变分离的流态和压力的时空演化规律及出现空化空蚀的危险区域和时刻，并对阀门段体型进行了比较优化，最终确定了推荐方案。关键词：高水头船闸；紊流数值模拟；动网格

2、；阀门；升坎末端；空蚀中图分类号：TV135．4文献标志码：A文章编号：1002-4972(2010)02-0147—05Dynamicsimulationonthepatternoptimizationofthevalve’SparagraphtothelockofYinpanbasedondynamicmeshtechnologyLIHong-qi‘，YANGZhong-eha02，CHENMing，2，LINQia02(1．Chan西iangLuzhouWaterwayBureau，Luzhou646000，China；2．ChongqingJiaotongUniversi

3、ty，Chongqing400074，China)Abstract：Aseabedsiltationcalculationformulaisestablishedbyusingthebalacedsedimentconcentration，andthusanewconceptofseabedsiltationindexisderivedandadiscriminantofseabedsihrationisobtainedtopredicttheevolutiontrendofseabedsihration．Thetidalhydro-geologicaltestdataforYa

4、ngshanPortareacollectedbyShanghaiInternationalShippingCenterisfurtherusedtocalculatetheseabedsiltationindexandpredicttheseabedsiltationtrend．Thepredictedresultisexactlyconsistentwiththatfromthefield—measurement．Keywords：high—-liftlock；numericalsimulationofturbulentflow；movingmesh；valve；endofr

5、aisedridge；cavitationerosion乌江银盘水电站船闸设计最大通航水头达36．46m，为目前国内已建和在建船闸中水头最高，世界第3的单级船闸，存在比较突出的阀门水力学问题，尤其是在突扩体升坎凸弧处，上部凸出处水流脱离边壁，负压尤为明显，而在整体埋深及廊道尺寸受限情况下，通过局部体型修改来优化其压力条件是解决该问题的有效途径川。本文采用lmin快速开启阀门方式，利用动网格技术对阀门段进行非恒定流三维数值模拟，分析阀门开启过程中阀门段水流急变分离的流态和压力时空变化规律及m现窄化空蚀的危险区域，并对阀fJ段体型进行了比较优化，最终确定了推荐方案。1数学模型1．1控

6、制方程随着计算机技术的迅速发展、紊流数学模型理论删的广泛应用和计算方法的不断完善，数值模拟已成为研究水力学问题的一条重要途径。大量数值模拟表明k-e双方程紊流模型是模拟复杂紊收稿日期：2009—08—27作者简介：李洪奇(198l一)，男，硕士，从事港航工程和船闸水力学研究。万方数据·148·水运工程2010．生誓+等=o(1)挚+去(腓吩)=一观ap+毒卜训等+善)](引图。舯段廊道及网格剖分图k方程：VOF模型㈣进行计算。VOF法是一种处理复杂自丛磐+丛甓竽=砉[号}瓦Ok]+Gt叩s(3)由表面的有效方法。在控制体内对第g相流体的一：，、‘，‘、薹蓊瓮：蒜笔絮急蒜黧善必Ot

7、+掣=砉[詈瓦08]葙磊。磊磊磊南容磊妄。茹“1。即：+C,一ofGt—c印}(4)∑％：l。水的体积分数的控制微分方程为：，cJ‘√一q⋯一⋯⋯⋯⋯⋯”⋯⋯⋯⋯’式中：p和肛分别为体积分数平均的密度和分子黏性系数；P为修正压力；秽。为紊流黏性系数，它可由紊动能k和紊动耗散率占求出：卜筝,Cd=1．42-％铲㈤l卵=S胁，s=v丽oso以上各张量表达式中，i=1，2，3，即k爿，y,z)，∽=M∥，彬}；J为求和下标，方程中通用模型常数见表l。表1控制方程中的常数值采用有限容积法