论文部分内容阅读
随着现代计算机技术和计算流体动力学(CFD)的发展，相应的CFD数值模拟方法在相关领域中得到了广泛的应用，并已成为当今研究各种流动问题的一种非常重要的方法。在水利工程中，带有自由表面的流动问题广泛存在着，如果能够很好的利用数值模拟解决这类问题，不仅可以对这些水流流动规律进行深入地研究，同时相对于试验来说可以节省人力、财力和时间。本文以某水电站带狭长上室的溢流式尾水调压室为例，探讨了CFD方法在调压室水面线非恒定全数值仿真计算中的应用。调压室水面波动是一个非恒定过程，计算时需要给出非恒定的边界条件。本文运用CFD方法计算调压室的局部水头损失系数，然后将它输入到水电站过渡过程计算，得到调压室底部随时间变化的边界条件。本文的主要内容如下：1．简要介绍了计算流体动力学及其数值解法，并对带有自由表面流动问题的常用研究方法进行了总结。2．用CFD方法计算出调压室的局部水头损失系数，并将计算结果与模型试验值进行比较分析。通过比较，证明计算结果是可靠的。3．根据计算得到的调压室局部水头损失系数，对水电站进行过渡过程计算，得出调压室底部流量随时间的变化过程曲线。4．运用CFD方法，将流量变化过程曲线作为调压室底部的非恒定边界条件，采用二维可行化κ-ε湍流模型，结合VOF方法对调压室水面线非恒定过程进行仿真计算，给出了不同时刻调压室水面线的具体分布情况。计算结果比较真实地再现了调压室波动过程。