基于OpenFOAM的异重流数值模拟分析

由于异重流常常会对港池、船闸、渠道中的航行产生阻碍作用,因此对异重流的研究是十分必要的。文章基于开源CFD软件OpenFOAM对异重流进行了数值模拟分析。通过对膨胀波、内涌浪、Kelvin-Helmholtz不稳定、涡以及前缘高度的研究来了解异重流演化过程中的结构变化。对比四种不同粘性的异重流模拟可以发现,流体粘性对异重流演化过程中的耗散有着明显的影响。流体的粘性越小,异重流演化过程中两种流体界面处的涡越复杂。通过对比异重流演化期间的前缘位置、速度、雷诺数以及弗劳德数可以发现,Minmod方法和SuperBee方法得到结果分别与Berntsen提出的BOM模型和MITgcm模型得到的结果吻合。当流体粘性较小时,采用Minmod方法模拟的异重流耗散现象比SuperBee方法得到的结果更为明显。     

一二维耦合水利枢纽施工导截流模型

施工导截流是水利水电工程施工过程中关键的控制性工程,对施工工期、造价及安全都有着极其重要的意义。文章利用节点耦合的质量及动量守恒方法建立了一二维耦合有限体积施工导截流模型。为了验证耦合模型精度,将一二维耦合模型计算水位、流速及流量值与物理模型试验数据进行对比,模型计算结果与实验数据吻合良好。然后,将该耦合模型应用于水利枢纽导截流工程,对施工导流过程中河道及泄流低孔内水位及流速变化进行了模拟分析。该一二维耦合模型适用于实际水利枢纽导截流工程流场及相关水利参数模拟计算,为类似导截流工程的流场计算及设计施工提供了一种新的有效工具。