梯形断面明渠丁坝绕流水力特性三维大涡模拟.pdf

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1、西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2O15)Vo1．31No．4385文章编号：1006—4710(2015)04—0385—06梯形断面明渠丁坝绕流水力特性三维大涡模拟魏文礼，邵世鹏，刘玉玲(西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048)摘要：对梯型断面明渠非淹没式单一丁坝绕流水力特性进行三维数值模拟，为丁坝的设计和施工提供理论基础支持。数值模拟采用两相流混合模型，并分别选取大涡模型(LES)和RNGe湍流模型封闭两相流时均方程。速度与压力的耦合使用半隐式SIMPLE

2、算法，模拟自由水面采用了VOF法。通过不同截面流线图和流速矢量图的比较得出大涡模型能更好地捕获水流瞬时流动特性，动态再现二次流动结构；并将其模拟的丁坝后回流区域边界线与试验值对比，两者吻合良好，表明大涡模型能够很好地模拟明渠丁坝绕流的水力特性分布规律。关键词：丁坝绕流；数值模拟；大涡模型；RNG￡模型；水力特性中图分类号：TV131．4文献标志码：A3DnumericalsimulationofhydraulicbehaviorsofspurdikeflowinatrapezoidopenchannelWEIWenli，SHA

3、OShipeng，LIUYuling(FacultyofWaterResourcesandHydroelectricEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China)Abstract：The3-Dnumericalcomputationofflowhydraulicbehaviorsaroundnon—submergedspur—dikesinatrapezoidopenchanneliscarriedouttoprovidetheoreticalbasissu

4、pportfordesignandconstructionofspur—dikes．Thegas—liquidtwo—phaselargeeddysimulationandthegas—liquidtwo—phasemixturemodelwith3-DRNG￡turbulencemodelareusedinthesimulation．TheSIMPLEalgorithmisusedtosolvevelocityandpressure．TheVOFmethodisusedtosimulatethefreesurface．The

5、comparisonsofthestreamlinesatdifferentsectionsimulatedbythelargeeddysimulationandRNG￡modelshowthatthelargeeddysimulationcanbettercapturethein—stantaneousflowbehaviorsandcansimulatedynamicsecondaryflowstructures．Thecomparisonsofthebiggestrecirculationboundarylinebetw

6、eenthecomputedandthemeasureddataareinagoodagreement，whichindicatesthatthelargeeddysimulationcanwellsimulatethehydrauliccharacteristicsofspurdikeflowintrapezoidopenchanne1．Keywords：spurdikeflow；numericalsimulation；largeeddysimulation；RNGk-emodel；hy—drat11iccharacterj

7、stiCS丁坝是广泛使用的一种水工建筑物，其主要作采用实验的方法对丁坝进行研究，但随着计算机技用是保护河岸免受水流冲刷、束窄河道提高河道通术和计算流体力学的逐渐成熟，采用数值模拟的方航能力等。修建丁坝后水流被导向河流中心，所以法对丁坝进行研究已被越来越多的研究者所接受。河流主流区的流速明显提高Ⅲ。早期的研究者主要夏云峰等将二维的水流运动方程与SIMPLER方收稿日期：2014—12—2O基金项目：国家自然科学基金资助项目(51178391)；陕西省科学研究计划基金资助项目(2014K15—03—05)；陕西省西北旱区生态水利工

8、程重点实验室开放基金项目(106—221223)；中央财政支持地方高校发展专项资金特色重点学科项目(106-00X101)。作者简介：魏文礼，男，博士，教授，研究方向为环境水力学、水污染控制理论与技术。E-mail：wei—wenli@126．corn。386西安理工大学学报