耦合VOF的非线性k-ε模型三维溃坝数值模拟

溃坝是一种伴随有巨大破坏力的灾害性的水流现象。三维溃坝的数值模拟能够为溃坝水流的研究分析提供科学的依据。针对瞬间全溃模型水流的复杂性,考虑水库下游障碍物的滞水及阻水作用,利用开源程序OpenFOAM建立了耦合VOF对流方程的三维非线性(NL)k-ε紊流数学模型求解雷诺时均纳维斯托克斯方程。采用有限体积法进行离散,利用PISO算法进行数值求解。通过模拟下游为三角形障碍物、矩形障碍物以及90°弯道的溃坝实验,并将模拟结果与实验结果进行对比分析,初步证明了该模型的准确性和鲁棒性。     

上游梯级水库对四都镇防洪风险的影响分析

通过对江山市四都破溪流域不考虑水库调蓄、水库正常运行并发挥调蓄作用,及单坝或双坝溃坝情况下的洪水风险分析,表明水库的安全与否是下游城镇防洪安全的决定性因素,应在防洪避洪规划中予以重点关注,并据以制定防洪工程措施。     

溃坝后果严重程度评价模型探讨

水库大坝溃坝所产生的不利影响程度较大且范围较广,然而当前理论界并未对溃坝影响程度做出相关的定量化研究,笔者通过建立数学模型的方式对溃坝所带来的生命损失、经济损失和社会环境损失进行了量化研究,并以乌苏市5座水库为例,验证了模型与结果的准确性与可行性,以期对类似研究提供指导借鉴。     

山区河流多级水库联合调度系统模拟研究

对山区河流多级水库以最大化水库群多年平均发电量为目标,依据设定的防洪限制水位作为水库调度的约束条件,采用POA算法对水库群的日调度过程进行模拟,重现水库运行过程。     

溃坝流动的有限元数值模拟

利用有限元(FEM)、大涡模拟(LES)和流体体积法(VOF)对溃坝流动进行了数值计算,并与实验结果进行了对比.结果表明,该方法能够准确模拟出溃坝过程的水流运动情况.由于该数值模型是基于有限元方法,因此对复杂边界具有较强的适应能力;文中对自由表面的模拟采用CLEAR-VOF进行捕捉和重构,使得非结构化网格可以应用到自由表面问题的数值模拟中;同时大涡模拟也被集成到该模型中,这为处理复杂湍流流动问题提供了更为可靠的保证.本文的工作为进一步研究复杂边界条件下带有自由表面的湍流流动问题奠定了基础.     

堵口组件对瞬时溃坝溃口水流影响的三维数值模拟

为了探究堵口组件对瞬时溃坝溃口水流水力特性的影响,本文基于FLOW-3D软件、采用RNG k-?模型和VOF表面追踪法建立了矩形障碍物瞬时溃坝三维数值模型,模拟结果与相关文献的计算结果一致,从而验证了模型的正确性。在此基础之上建立了有无堵口组件及堵口组件摆放规则不同时的瞬时溃坝三维数值模型,对比分析了8种不同工况下的溃口水流流量、水位和水流流速的变化规律。     

有限体积法在一维平底溃坝问题研究中的应用

以一维平底溃坝问题为例,讨论了有限体积法的应用。从溃坝基本方程入手,采用Roe方法计算界面数值通量,采用空间一阶、时间二阶格式（预测校正二步格式）计算溃坝问题,得到了满意的结果。     

不同坝型丁坝坝体周围水流紊动特性试验研究*

通过水槽试验,结合理论分析,研究丁坝附近水流紊动强度沿水流方向、水深方向和横向的分布规律。绘制5种不同坝体结构形式其周围水流脉动动能和紊动强度的分布等值线图并分析分布规律,进一步探讨不同坝体挑角对丁坝附近水流紊动强度和脉动动能的影响。     

应用弱可压缩移动粒子半隐式法（WC-MPS）模拟三维溃坝流动

应用弱可压缩移动粒子半隐式法（WC-MPS）模拟了三维溃坝自由液面流动问题。该方法应用流体状态方程来快速求解流场压力,而不是求解压力Poisson方程。对于流动控制方程中的梯度项以及Laplace算子项,分别应用基于核函数加权平均的梯度算子模型以及Laplace算子模型进行处理。同时在固体边界处,通过定义边界粒子以及虚拟粒子来避免粒子数密度计算在边界处出现错误。应用该方法,对两个三维溃坝自由液面流动问题进行了模拟,并与实验结果进行了对比分析,表明两者结果较为一致。     

浅析泥沙压力对重力坝应力的影响

在考虑泥沙压力作用下对混凝土重力坝进行应力计算,结果表明泥沙压力增大了坝体的压应力,使坝体应力沿坝体横断面方向变化不均匀,认为重力坝设在计过程中应考虑泥沙压力的作用,在水库运用期应采取排沙措施,降低泥沙压力对坝体应力的影响。     

流域内水库群联合防洪调度研究

21世纪以来,我国大力发展水电设施,大批水库建成和投入使用,形成了许多巨型水库群,如长江上游、三峡、黄河地区等,我国水电工程也渐渐由初期建设转型到管理运行。因此,开展流域内水库群联合防洪调度研究,是顺应时代的需求。本文首先介绍了流域内水库群联合防洪调度的研究现状,总结了水库防洪调度的特点,针对目前水库防洪调度尚存在的一些问题,结合修河干流水库群联合防洪调度实例,介绍了几种常用的解决办法。     

深水圆形潜堤结构与水流影响的研究

潜坝作为一种航道整治建筑物,是指在枯水位时均潜没在水下而不碍航的建筑物。长江南京以下12.5m深水航道二期工程中,为了能够在大水深、急水流的条件下,运用潜堤对和畅洲进行整治,需开展坝体与流体的流固耦合研究,采用大型CFD分析软件Ansys-Fluent,研究水流对圆形坝体的作用以及坝体对水流的绕流作用,为今后该结构实施推广奠定基础。     

某山区水库安全加固工程设计分析

以某山区小型水库为工程实例,针对水库存在坝体局部渗漏、安全储备不足、泄洪不畅等现状问题,对水库坝体在不同工况下进行稳定性计算分析。根据计算结果,结合坝体、坝基土质透水情况,提出了采用坝体防渗墙及坝基卵石层高压摆喷的加固设计方案,控制坝体内水的渗透,同时加高加宽坝顶、修复泄洪道,并增加坝体变形、水压等监测项目动态指导。该设计思路可为类似水库加固除险工程提供借鉴和参考。     

水流对浮体作用的SPH方法模拟

水流与浮体相互作用时,运动情况十分复杂,目前很难准确有效地模拟。而SPH作为一种纯拉格朗日方法,无需构建网格,用核函数近似粒子进行离散,能较好地解决一些自由面大变形问题。文章利用SPH法对溃坝时引起的高速水流冲击浮体以及水体晃动时破损浮体的运动过程进行模拟。模拟结果表明,SPH法能有效地进行水流对浮体作用的研究。     

水库建筑物进出口边坡稳定性分析

水库建筑物进出口距离大坝等水工建筑物较近,如果其边坡处于失稳状态则会极大地影响相邻的主要水工建筑物,为此,要关注和重视对水库建筑物进出口的近坝库岸边坡建设,结合梯级水库群中近坝库岸边坡的设计施工工况特点,采用边坡快速稳定分析方法反演边坡受水位变化影响的安全性状,解决水库建筑进出口边坡稳定性的关键性问题,确保水库建筑物进出口边坡的稳定性。     

中小型水库大坝除险加固技术方案优选研究

水库坝体以及坝体与坝基接触的渗透病害是土坝工程的重点与难点,文章基于某小型水库土质坝体工程存在的主要工程病害问题进行分析,对大坝坝基以及绕坝渗透问题,提出了4重防渗加固方案并进行技术经济方面的比选,为防渗加固处理等其他相似工程提供了一些借鉴意义。     

水库大坝蓄水带水运营施工爆破技术研究

文中以贵州省黔西县附廓水库加高扩建工程建设为实例,对水利工程建设中大坝带水作业的工程方案作了详细的讨论及研究。由于需在原正常运行的老坝体下游面进行加高扩建,新建部分建基面低于原老坝体基地高程,新建坝体毗邻老坝体,并需要紧密衔接组成结构整体。根据大坝蓄水安全工况,总承包管理方案对坝体采取分段开挖,采用微差爆破技术、对开挖采用保护性技术。在工程实施过程中,有效地保证水库正常的蓄水、供水功能,同时有效地保证了施工的顺利实施,为水库大坝蓄水带水施工作业提供一定的借鉴作用。     

河道洪水演进浅析及一维数学模型的建立

本文对河道洪水演进的研究作了简要介绍,洪水演进是典型的非恒定流现象,在洪水演进模型中必须采用非恒定水流数学模型。文中介绍了平面一维水流数学模型的建立,其理论依据为圣维南方程组,并选取隐式差分的方法进行求解。     

某水库坝体分区设计方法

以某水库项目为工程背景,围绕其坝体分区设计方法进行探讨,根据坝体分区原则,在考虑大坝可顺利运行情况下,确定了坝体分区的设计方案,并对坝体各个组成部分运行的受力特点以及坝料具体性质进行分析,以期能够给与之相关的项目提供更多借鉴经验。     

江西某水库坝体质量评价

江西某水库大坝兴建于1958年,运行期间经过多次整险加固,目前出现坝脚渗漏现象。本文通过对大坝近坝库岸稳定性、坝基质量、坝体筑填质量和坝体排水质量进行了评价,并提出了坝体防渗加固的相关措施。