王甫洲右导堤绕流场计算与模型试验研究.doc

王甫洲右导堤绕流场计算与模型试验研究3王甫洲右导堤绕流场计算与模型试验研究费文才()武汉水利电力大学,武汉430072摘要在势流假设条件下,采用水工模型试验与数值模拟两方法,互补交替逼近右导堤体型优化曲线。实践证明数值模拟的指导性与模型试验的验证作用加快了试验进程,提高了试验精度。关键词右导堤流场数值模拟水工模型试验流速可达到未受右导堤边界影响的自由流速。于可视自由流速边界为流场远场边界,是,流场区L20引言域划分如图1所示。王甫洲水利枢纽位于湖北省老河口市汉江干流上。坝区河道自北向南,河谷开阔。坝址段河道分为左、右两支,原左支为主河道。由于泄水闸布置在左岸滩地上,改变了天然河道的水流走势,河水主流从河槽进入泄水闸,在闸前形成横向水流,对()泄水闸安全不利。经长江科学院以下简称长科院整体变态模型及武汉水利电力大学水工实验室泄水闸水工模型试验研究后,提出必须设置右导堤。而右导堤体型曲线的优劣,对导堤边界水流分离、堤脚回流淘刷、进闸水流流态等有直接影响。为了改图1右导堤绕流场物理平面网格善进闸水流流态,提高泄流能力,必须对右导堤的水工定床模型试验是在各级稳态流量下进行体型曲线进行优化。的,可设右导堤绕流流动为不可压,定常流动。靠在右导堤试验研究基础上,为了缩短水工模型近右导堤边界的流动,粘性影响是主要的,而在边试验的测试模拟时间,根据闸前水流分离情况,利界层之外,粘性影响可以忽略。以右导堤模型长度用模型试验提供的边界条件及导堤绕流流场求解区及绕流场求解区域进口平均流速作为特征长度和特域的进出口边界条件,经计算反复修改堤顶曲线,征速度,取特征长度=,运动粘性系数=LmΜ采用水工模型试验与数值模拟互补交替逼近右导堤体型优化曲线。-6201.×10/,特征速度=,/-6LΜL10×=边界层厚度?,=?,mm?1数值模拟右导堤绕流场()%,?%,。由于右导堤位于水闸上游()库区右岸,水域宽阔,河底较平坦坡比1?52,右导堤属整体河道模型中的一部分水工建筑水深及河底对右导堤边界影响很小,可以采用平面物,为了优化右导堤体型边界,以达到或接近流线势流场模拟右导堤绕流场,其流场控制方程及边界型边界,必须首先划分出右导堤绕流场计算区域。条件表达式为在右导堤外部流动中,距右导堤边界若干距离处的收稿日期:**********参加王甫洲模型试验工作的还有曹学德、田士豪、詹秋霞等。作者简介:费文才男武汉水利电力大学水力发电工程学院水工教研室讲师硕士主要从事水工水力学研究2()1V7=01nnnn)--+(i+1,j+1ui-1,j+1ui+1,j-1ui-1,j+1]Βu2()C常数()0,71=71=2##12()105757()v,31#=1#=v03415n5nn+1nnζn+1()()11u=-ui,jui,j+Ξui,ji,j其中:边界条件为右导堤体型被优化曲线;#1#2(),上式中,9式也采用中心差分格式得出,由为绕流场远场边界条件。,采用贴体u-ui+1,ji-1,jn()=,i,juΝ2h坐标,将复杂的实体模型区域转换成简单的