基于Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型,采用流體體積函數(shù)法（Volume of Fluid,VOF）追蹤非線性自由界面,對(duì)比趾墩懸柵聯(lián)合消能與單一懸柵消能2種方式的水力特性差異,模擬水躍過程產(chǎn)生的大尺度紊動(dòng)及水汽兩相的強(qiáng)烈摻混作用。獲得消力池內(nèi)精細(xì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及邊壁所受壓力變化,以此對(duì)紊動(dòng)特性及壓力分布規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明:趾墩懸柵聯(lián)合消能結(jié)構(gòu)顯著增加了渥奇段內(nèi)水體紊動(dòng)強(qiáng)度與規(guī)模,其中0.4<h^*<0.8（h^*為相對(duì)水深）范圍內(nèi)紊動(dòng)強(qiáng)度相較單一懸柵顯著增加,沿程衰減顯著;消力池底板動(dòng)水壓力呈現(xiàn)明顯波動(dòng),其平均動(dòng)水壓力相比單一懸柵略有降低;壓力脈動(dòng)峰值位于0.3<x_p<0.4（x_p為沿程相對(duì)位置）,其動(dòng)壓力系數(shù)為消力池底板最大動(dòng)水壓力系數(shù)的2.0～2.4倍。研究成果可為消能機(jī)理的研究提供可靠依據(jù)。 

【文章來源】：長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào). 2020,37(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

動(dòng)水壓力對(duì)比

水流在下泄過程中發(fā)生劇烈紊動(dòng),并通過脈動(dòng)和相互剪切實(shí)現(xiàn)能量傳遞與耗散。隨脈動(dòng)流速u′ i增大,相互剪切效果更為明顯,加速了水體能量傳遞與耗散。在流場(chǎng)內(nèi),紊動(dòng)能ki=0.5(u′ i)2。即局部區(qū)域流速脈動(dòng)大小可由紊動(dòng)能ki表征。研究表明,隨著ki增大,水流脈動(dòng)能量耗散加劇[4,22]。圖6為消力池內(nèi)水流紊動(dòng)能分布規(guī)律。從圖6可以看出,淹沒水躍迫使高速水流在渥奇段內(nèi)相互剪切并劇烈混摻,局部形成大量紊流渦旋,瞬時(shí)流速變化劇烈。脈動(dòng)流速u′ i增大的同時(shí),使局部紊動(dòng)能k相對(duì)提高,故主流剪切區(qū)域附近水流高度紊動(dòng),存在明顯的能量耗散;消力池尾段,過柵水流在其后部形成尾流渦旋,流速大小及矢量不斷變化,相較懸柵布置區(qū)域水體紊動(dòng)加劇。

消力池內(nèi)水流最大紊動(dòng)強(qiáng)度沿程變化


本文編號(hào)：3412856