低水头枢纽消力墩位置对消能效果的影响

低水头枢纽通常采用消力池底流消能的方式来消减泄水闸下泄水流的能量,而消力墩的位置对水跃的形式、强弱影响较大,从而影响整个消力池的消能率。采用计算流体力学软件Fluent的VOF模型,探讨消力墩位置对消力池内水跃特征、湍动能耗散率分布及消能率的影响。结果表明：消力墩位置会影响消力池消能率——消力墩布置在消力池长度的0.65及以上时,其消能效果与不布置消力墩时相差不大;消力墩布置在消力池长度的0.35处时,消力池的消能率最大,比布置在0.65时消能率提高约10.5%。     

库水位对一体化消能方式中时均压强影响的实验探究

减小坝体高速水流的冲蚀,是延长混凝土坝体使用寿命的重要方法。本文以阿海电站水工模型为研究对象,对库水位分别为1,490、1,493、1,496、1,499、1,502、1,504及1,507.23m采用宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池消能方式进行了水工模型实验,以研究沿程时均压强变化规律。实验研究发现,WES曲线段时均压强呈现先减小后增大的变化趋势。不同库水位下阶梯段时均压强数值较小但波动较大。库水位越低水舌挑射距离越短,水汽混合越充分,阶梯段时均压强波动越明显。当库水位高于1,502m时,水流高于宽尾墩顶部,阶梯段产生的时均压强较大。最大时均压强产生于反弧段,主要是在高速水流、静水压强以及回流的共同影响下,反弧段产生较大的时均压强。     

全附体潜艇三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型和网格形式对SUBOFF全附体模型进行三维粘性流场数值模拟,将计算所得的艉部伴流场同有关文献的试验结果进行比较,并以伴流分数对周向角的曲线形式展现出来,分析了湍流模型、艇体周向网格节点间距和y+值对全附体潜艇三维粘性流场数值计算结果的影响.     

围堰合拢水流数值模拟

基于水平方向曲线正交网格与垂向Sigma坐标建立双层嵌套三维潮流数学模型,通过流场模拟,为黄骅港后围堰合拢提供施工依据。通过三维流场模拟,预测了口门合拢过程中可能的最大流速、出现的时间及地点。计算表明本模型计算结果与实测结果符合良好,能很好地预测施工过程中的水流变化。     

波流作用下电站排水口消能及铺面稳定性试验

海滨电站排水口受到排水水流、潮流和波浪动力的综合影响,消力池内复杂的水动力条件对铺面块石或人工块体的稳定性产生不利的影响。基于印度尼西亚某电站的实际问题,采用物理模型进行了波流作用下排水口消力池的消能特性和铺面稳定性试验。研究结果表明:该电站排水口采用扩散式消力池并结合消力墩和尾坎的消能方式可行,消力墩和圆弧型尾坎的消能和均流作用明显;波流作用下,扩散式消力池内波能有集中,排水水流虽然对波浪的传播产生阻碍,但波浪的影响仍延伸至排水口上端的明渠内,因此也应对一定范围内的明渠采取护面和护底措施。试验还优化了消力墩的型式和部分铺面块石的重量。     

尺度效应对全附体潜艇阻力数值计算结果的影响

采用数值计算方法对SUBOFF潜艇的全附体模型进行三维粘性流场数值模拟,将雷诺数为1.2×107时的计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性 采用不同数量的网格分别对不同尺度的SUBOFF模型在高雷诺数条件下的流场进行数值模拟,研究网格数量和艇体主尺度大小对高雷诺数条件下潜艇阻力计算结果的影响,通过对计算结果的分析,获得了尺度效应和网格数量对潜艇阻力数值计算结果的影响规律。     

后台阶下游水流泥沙运动模拟研究

利用计算流体力学软件OpenFOAM和离散元软件LIGGGHTS建立的水流-泥沙运动耦合模型对后台阶下游三维水流流动及泥沙的起动和输运进行了数值模拟。结果表明,动态一方程紊流模型能较好模拟台阶下游时均流场、紊动强度以及雷诺应力的分布,通过耦合模型计算得到的台阶下游泥沙起动概率以及床面输沙率分布与实验结果符合较好。计算结果揭示在台阶下游复杂水流条件下,紊流结构及涡旋运动对泥沙起动有重要作用,而时均流动对床面输沙起关键作用。     

潜艇主艇体三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型、边界条件对SUBOFF模型主艇体的七种网格模型进行了三维粘性流场数值模拟.将计算所得的艇体表面的压力系数和壁面剪应力系数沿艇长的分布与有关文献的试验结果进行了比较,并以曲线的形式展现出来.分析了湍流模型、边界条件和y+值范围对潜艇主艇体三维粘性流场数值计算结果的影响.     

基于CFX的齿型构件混合堤翻坝水流力分析

基于CFX流体计算软件,对齿型构件混合堤翻坝水流的流场进行数值模拟。分析翻坝水流自由液面及流场的变化,提取作用在齿型构件上的水流力,并与理论公式计算所得水流力进行对比。结果表明,CFX可用于计算复杂几何体所受的水流力,而由于齿型构件混合堤翻坝水流流场与绕流流场相比发生了本质性的变化,其水流力的计算不能直接采用水流力计算的理论公式。     

下水式升船机船厢入水过程三维数值模拟技术*

船厢出入水过程产生的附加水动力荷载是下水式升船机发展需要解决的一个突出问题。采用VOF模型和κ-ε湍流模型,结合动网格技术建立三维数学模型,对下水式升船机船厢入水过程的水动力学特性进行模拟。研究表明：该模型具有较好的精确性和稳定性,可以用于模拟船厢入水后船池内部产生的复杂水流运动。应用该模型分析构皮滩第三级垂直升船机船厢不同入水速度下船池内部水流波动特性以及流场分布特征,计算结果与物理模型试验结果吻合较好。     

喷水推进器水动力性能分析与优化设计研究

针对国内某喷水推进游艇进水流道和导叶叶片水动力性能不理想的问题,应用优化设计和计算流体方法对其进行改进。为满足数值计算所需要的船底边界层对进水流道和喷泵的影响,界定喷水推进器流场控制体,联合采用四面体非结构化网格和六面体结构化网格对所有区域进行离散,选择剪切应力输运湍流模型,采用稳态多参考系方法计算求解系统流场。将喷泵、进水流道、格栅和船底组合一起并通过壁面积分法计算在70~90 km/h航速时产生的有效推力。结果表明,导叶叶片和进水流道通过优化设计后,喷水推进器的推力效率提高,产生的推力明显大于原设计。     

航道挖槽紊动特性试验研究

挖槽是河道治理的重要工程措施之一。以长江上游神背嘴右槽为原型进行挖槽概化模型设计，采用三维超声流速仪，系统地测量不同挖槽断面下水流紊动特性，并对时均流速、紊动强度等沿垂线分布进行分析计算，同时还对挖槽水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较。试验结果表明，在一定数值范围内，窄深型断面底部应力和紊动强度相对较大，在减少航槽回淤方面优于宽浅型断面。     

CFD敞水螺旋桨性能计算分析

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。基于计算流体动力学(CFD)理论和CFD商业软件进行研究,采用分区混合网格方案和动网格技术及旋转坐标(MRF)方法,结合RANS方程和RNG湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟,得到该螺旋桨的推力及其转矩。经与试验结果比较分析,证实该方法能实现对螺旋桨的敞水粘性流场模拟,预报其敞水性能。     

网格数量对离心风机数值计算结果影响分析及试验验证

以某型离心通风机为研究对象,通过该型风机模型不同网格数量下数值计算结果、内部流场以及试验结果的对比,分析网格数量对数值仿真计算结果的影响,得出在一定范围内,网格数量的增加能够明显提高计算精度,更为清晰地显示风机内部流动,而数量达到一定程度后,网格的多少已经对计算结果影响不大,进一步增加网格数只会增加计算耗时。     

导流墩对急弯河道下游口门区水流条件的改善作用

针对口门区通航水流条件影响船舶航行安全的问题，根据急弯河道下游口门区特征建立概化数值模型，从导流墩数量、布置角度和相对间距3个因素对船闸下游口门区通航水流条件的影响展开研究。依托位于急弯河道的航电枢纽建立二维数学模型，对导流墩布置规律进行验证。研究结果表明，合理布置导流墩可以较大程度改善口门区水流条件，适当增加导流墩数量且当导流墩间距与长度等长时通航水流改善效果较强。导流墩布置方向与航线平行时，水流条件较优。     

那吉至鱼梁河段航道治理

为右江那吉枢纽下游88 km河段建立了正交贴体坐标系下航道水流二维数学模型,在网格布置上,模型根据河道特点,对汊流河段进行分汊处理,提高了汊道水流的计算精度。模型建成后,首先利用实测资料对模型进行了率定,然后对河道碍航特性进行了分析,最后,给出了满足设计要求的整治措施和具体整治效果。     

基于CFD方法的立轴泵肘形进水流道优化研究

本文基于CFD建立数学模型对立轴泵肘形进水流道进行数值模拟,采用全隐式多重网格把连续性方程和动量方程进行耦合求解流场,引入代数多重网格技术,提高求解稳定性和计算速度,通过方案必选确定了进口水流流线均匀、水力损失小的肘形流道参数,保证了出口流场稳定,避免出口气蚀,影响水泵综合效率。     

超临界雷诺数下桥墩紊流宽度的计算方法

桥墩紊流宽度的计算与水流雷诺数的范围关系较大,将影响到计算成果的合理性。结合山区河流超临界雷诺数条件,采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、河形等条件下的桥墩三维紊流宽度,由此建立了顺直河道和弯曲河道中圆型桥墩相对紊流宽度与弗劳德数之间的耦合关系。该研究成果通过四川邓家坝大桥航宽验算,与经验法及祖小勇算法比较,发现该方法得出的桥墩紊流宽度略小、其数值趋于合理。     

柴油主机可变涡流进气的三维流场分析

针对可变涡流进气的柴油主机,建立了进气道-进气口-气缸的三维几何模型,对模型采用混合网格生成法划分网格,用标准的k-ε双方程模型模拟流场的湍流效应,用SIMPLEC算法分别对直流气道挡板启、闭2种进气模式进行了三维稳定流动数值计算,对计算结果进行流场分析,着重对缸内涡流的形成进行研究.结果清晰表明,通过改变直流气道的入口截面能有效地改变缸内涡流的强弱,为今后根据柴油机的不同运行工况实现缸内不同强度的涡流提供理论依据.     

三维圆柱体绕流数值模拟流场选择及网格划分

文章通过数值模拟结果确定适合的三维圆柱体绕流流场的尺寸,采用不同的计算流体力学(CFD)软件对有限元模型进行网格划分,对比网格划分质量的优劣,选择适合数值模拟的软件CFX。确定采用的网格形式为六面体网格(Hex8)以及流场不同部分网格的尺寸。圆柱绕流展向各截面平均压力系数沿周向无明显变化,脉动压力系数变化显著,绕流后的旋涡发放形式具有明显的三维特性的数值模拟结果验证了本文的流场选择和网格化分尺度的合理性。