随着高坝的不断兴建,高速水流引起的脉动荷载对水工建筑物的影响也越来越成为工程上关注的焦点。由于水流脉动压力成因极其复杂,许多重要的数据都只能通过原型观测或是相应的水工模型实验来获得。但是模型实验也存在很多的不足之处,例如,实验过程中外界因素的干扰,模型比尺相似律问题等。因此迫切需要其它方法对水流脉动进行分析研究。水力学与计算机技术有机结合产生的CFD数值模拟技术极大地增强了解决复杂问题的能力。相比模型实验,数值模拟技术具有可实现对复杂流场在理想状态下的全域模拟,提供的信息量大而丰富,可直接对原型进行模拟而不用考虑相似律问题等优势。本文所要研究的主要内容就是采用大涡模拟方法对水跃现象中的水流脉动压力进行模拟,并通过模型实验进行验证。主要研究内容和成果有:(1)通过大涡模拟数值计算方法,利用VOF自由液面追踪方法,建立三维有限元数学模型,对带自由表面的水跃现象进行数值模拟。(2)进行水工模型实验,对脉动壁压实验结果进行统计分析,包括标准差、偏态系数、峰态系数、概率密度函数,脉动壁压的时空相关特征、功率谱密度函数等,并将计算结果与实验结果进行对比,两者吻合较好,表明大涡模型能成功地模拟出水跃现象中的水流脉动压力。(3)在此基础上,分析水槽侧壁上水流脉动压力沿水深的分布规律。(4)将大涡模拟方法应用到水利工程中,对青铜峡泄洪闸的流场和水流脉动压力进行模拟,表明采用大涡模拟方法对大尺度模型进行三维数值模拟是可行的。