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山区河流上下双丁坝水流特性的数值模拟
丁坝作为航道整治的建筑物,在实际的山区河流工程中被广泛地使用。丁坝的修建能够起到冲刷航深、减小近岸水流速度保护河岸的作用,但同时也会造成水流的分离和回流,使得丁坝附近水流呈现复杂的三维特性。
采用三维水流数学模型对丁坝附近区域流场的变化进行模拟,对航道整治工程的规划和设计具有较重要的参考实用价值。至今为止,关于双丁坝附近区域流场的三维数值模拟计算还比较少。
因此,研究双丁坝周围三维水流特性具有十分重要的理论和工程意义。本文以计算流体力学的理论为基础,以四面体非结构网格为单位离散划分三维区域进行建模,借助Fluent软件将水流连续方程、动量方程以及标准的k-ε两方程进行联立求解,采用有限体积法对方程进行离散,并用PISO算法对离散后的方程组进行求解,比较精确的模拟了双丁坝周围的三维水流特性,取得了以下几方面的研究成果:(1)模拟结果表明,使用VOF方法来捕捉双丁坝周围自由水面线,与实际情况比较吻合,模拟效果较好;采用三维湍流模型和k-ε两方程模型在计算三维双丁坝周围紊动能和紊动耗散率时结果比较可靠,该研究方法能够为相应的物理模型实验和理论分析提供一定 ...
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