低佛氏数水跃紊流数值模拟研究

作     者：张春财 杜宇 

作者机构：长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410131 长沙理工大学湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室湖南长沙410114 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 湖南水利水电职业技术学院湖南长沙410131 

基　　金：水沙科学及水灾害防治重点实验室开放基金项目(20102010SS08) 长沙理工大学科技创新团队建设计划资助项目(2007CX04) 

出 版 物：《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Northwest A&F University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2012年第40卷第1期

页      码：227-234页

摘      要：【目的】研究低佛氏数(Fr1)水跃紊流的水力特性。【方法】采用VOF方法处理闸门上、下游表面,用二维RNG型k-ε紊流数学模型,对低佛氏数(Fr1=2.0～4.5)水跃紊流进行数值模拟,研究了不同低佛氏数水跃的跃后水深、水跃长度及流速分布,分析了水跃区及其下游明渠流区压强、紊动能、耗散率和水跃消能率的特性。【结果】淹没系数大于1.2时,水跃长度均大于其他经验公式计算的水跃长度,且水跃长度增幅随佛氏数的增加而增大。水跃区断面各点时均流速最大值沿程减小;跃后明渠流区,断面各点平均流速沿程无明显变化。水跃区主流与漩滚交界处附近,特别是泄水闸门附近的紊动能及耗散率均最大。随着佛氏数的增加,理论和实际消能率均增大,且理论消能率大于考虑了跃后紊动能的实际消能率。【结论】低水头水利枢纽泄洪功率较大,应充分考虑低佛氏数水跃实际消能率低的水力特性,设计合理的消能设施以解决其消能防冲问题。

主 题 词：低佛氏数水跃 紊流数值模拟 水跃区 明渠流区 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 081502[081502] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13207/j.cnki.jnwafu.2012.01.001

馆 藏 号：203357602...