丁坝水流数值模拟关键技术研究

【摘要】： 本文针对航道整治工程中常见整治建筑物——丁坝的二、三维水流数值模拟关键技术进行了研究,主要的研究内容如下: 二维水流数值模拟时,针对淹没丁坝前后缘水深突变的特性,提出了“网格界面水深法”,计算了淹没五丁坝水流运动的流速场和水位场,计算值与实测值基本吻合,说明这科处理方法是可行的。对天然河道航道整治工程进行二维水流数值模拟时,“网格界面水深法”可以灵活调整网格以适应工程方案布置,通过对安庆河段航道整治工程方案计算,说明此方法对实际工程问题行之有效。 三维水流数值模拟时,采用紊流κ-ε双方程模型闭合雷诺方程组,二维数值计算结果确定自由水面高度,针对自由水面的波动,提出“固定层加变动层”的处理方法,最后采用SIMPLER计算程式进行求解,模拟了非淹没单丁坝、淹没单丁坝、淹没丁坝群水流流场,计算值和实测值对比分析表明模型正确适用。 天然河道航道整治工程三维水流数值模拟时,采用正交曲线坐标变换将三维计算区域的平面区域变换为矩形区域,水深方向绝对分层,用“冻结法”处理不规则边界,用守恒较好的有限体积法离散方程,最后采用SIMPLER算法求解,计算了安庆河段水流三维流场。验证成果表明:对该河段三维流场的模拟值与实测值基本一致。在此基础上,计算分析了航道整治工程对河道流场的影响。