基于大涡模拟的泄水建筑物体型研究

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泄水建筑物的体型设计是工程研究和设计中非常重要的考虑因素,它与水工泄水建筑物中涉及的空蚀空化、消能防冲等安全问题都有密切的关系。泄洪消能时水流对消力池底板的冲击和泄水建筑物上出现的负压问题是业内关注的重点。传统方法对泄水建筑物体型的研究是通过模型试验来解决,近年来随着计算机技术的发展,数值模拟的方法发展成为一种有效的研究手段,成为模型试验的重要补充。因此,本文采用数值计算模拟与模型试验相结合的方法开展研究工作,对泄水建筑物的体型设计进行研究分析,具体内容如下:1、通过对不同紊流模型的发展和应用的介绍来分析数值模拟在解决水利工程问题中的可行性。2、采用紊流大涡模拟数值计算方法并将此法使用于厂顶溢流泄水建筑物泄水情况的数值模拟。根据已有试验数据,将计算结果与试验数据对比验证。由验证结果来看,计算结果与试验数据吻合程度较好,说明采用大涡模拟方法对该泄水建筑物脉动压力做数值模拟计算是合理可行的。3、结合数值模拟计算结果与试验数据,研究正常工况下的表孔脉动压力分布规律,并对表孔体型设计的关键区域进行分析,探寻发生空蚀的部位。4、采用紊流大涡模拟方法对宽尾墩泄水建筑物泄水情况的数值模拟。根据已有试验数据,将计算结果与试验数据对比验证,并分析了该泄水建筑物泄流特点。5、以某水电站为例通过大涡模拟的方法对单圆弧嵌槽式连接方式和水平相切两种连接方式进行模拟,分析两种不同消能体型的特点并为工程上的实践提供参考。
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