低Fr数宽尾墩消力池流场3维数值模拟

3D Numerical Simulation of Turbulent Flow with Lower Fr Number in Stilling Basin with Flaring Gate Pier

作者：周喜德(成都理工大学)；殷彤(四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室)；雷云华(中国水电顾问集团 成都勘测设计研究院)；牛志攀(四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室)；张建民(四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室)

Author：zhouxide()；Yin Tong(State Key Lab. of Hydraulics and Mountain River Eng., Sichuan Univ.)；Lei Yunfa(HydroChina Chengdu Eng. Co.)；Niu Zhipan(State Key Lab. of Hydraulics and Mountain River Eng., Sichuan Univ.)；Zhang Jianmin(State Key Lab. of Hydraulics and Mountain River Eng., Sichuan Univ.)

收稿日期：2010-02-02          年卷（期）页码：2010,42(6):17-24

期刊名称：工程科学与技术

Journal Name：Advanced Engineering Sciences

关键字：紊流数值模拟；VOF法；流场；宽尾墩；消力池；体型优化

Key words：turbulent numerical simulation;VOF;hydraulic characteristics;stilling basin;flaring gate pier;shape optimization

基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB714105) ；教育部科学技术研究重点资助项目(2008108111)；新世纪人才支持计划资助项目

中文摘要

宽尾墩消力池在许多工程中得到应用，而低Fr数宽尾墩消力池内部流场较为复杂，实验结合数值模拟旨在达到工程中体型优化的目的。针对实验观察难以获得详细的各项水力参数的问题，采用RNG k-ε紊流模型结合自由面追踪的VOF方法对低Fr数宽尾墩消力池内部流场进行了数值模拟，获得了水流形态、流速分布和紊动能分布特性。两种体型消力池内水位沿程分布、临底流速等水力学参数的计算值与试验值吻合良好，说明该数值模拟是稳定可靠的。对比两种方案的水流形态及流场特性发现，推荐体型消力池流场稳定性较好，水流无横向流动，运行方式灵活，并获得了模型试验难以测量的流场详细信息，结果令人满意。

英文摘要

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