排灌机械工程学报
排灌機械工程學報
배관궤계공정학보
JOURNAL OF DRAINAGE AND IRRIGATION MACHINERY ENGINEERING
2013年
4期
325-330
,共6页
杨帆%施徐明%戴韧%郭雪岩%陈铁军%吴玉林
楊帆%施徐明%戴韌%郭雪巖%陳鐵軍%吳玉林
양범%시서명%대인%곽설암%진철군%오옥림
自由表面旋涡%流体体积%旋涡演化过程%Burgers涡模型%汇球面
自由錶麵鏇渦%流體體積%鏇渦縯化過程%Burgers渦模型%彙毬麵
자유표면선와%류체체적%선와연화과정%Burgers와모형%회구면
free-surface vortex%volume of fluid%vortex evolution%Burgers vortex model%spherical sink
为研究吸气旋涡的产生机理,并进行相应的理论分析,将水利和水工设备进水口前常见的自由表面旋涡现象简化为盆池自由放水模型,采用“流体体积”(VOF)方法结合RNGk-ε湍流模型模拟自由表面旋涡现象.通过数值模拟获得自由液面从纯水涡到吸气旋涡的生成与演化过程,将计算结果与理论Burgers涡模型进行对比,发现Burgers涡模型的切向速度分布方程与计算结果相符,涡量向中心聚集是导致自由液面发生凹陷并最终产生吸气旋涡现象的原因之一,同时发现Burgers涡的径向速度和轴向速度分布方程与计算结果相比存在很大差异.进一步简化模型后,剔除切向速度影响,模拟了无旋流体的排水过程.通过理论推导在球坐标系下提出“汇球面”模型,获得了较好的速度分布方程,并发现“汇”效应也是产生吸气旋涡现象的重要因素之一.
為研究吸氣鏇渦的產生機理,併進行相應的理論分析,將水利和水工設備進水口前常見的自由錶麵鏇渦現象簡化為盆池自由放水模型,採用“流體體積”(VOF)方法結閤RNGk-ε湍流模型模擬自由錶麵鏇渦現象.通過數值模擬穫得自由液麵從純水渦到吸氣鏇渦的生成與縯化過程,將計算結果與理論Burgers渦模型進行對比,髮現Burgers渦模型的切嚮速度分佈方程與計算結果相符,渦量嚮中心聚集是導緻自由液麵髮生凹陷併最終產生吸氣鏇渦現象的原因之一,同時髮現Burgers渦的徑嚮速度和軸嚮速度分佈方程與計算結果相比存在很大差異.進一步簡化模型後,剔除切嚮速度影響,模擬瞭無鏇流體的排水過程.通過理論推導在毬坐標繫下提齣“彙毬麵”模型,穫得瞭較好的速度分佈方程,併髮現“彙”效應也是產生吸氣鏇渦現象的重要因素之一.
위연구흡기선와적산생궤리,병진행상응적이론분석,장수리화수공설비진수구전상견적자유표면선와현상간화위분지자유방수모형,채용“류체체적”(VOF)방법결합RNGk-ε단류모형모의자유표면선와현상.통과수치모의획득자유액면종순수와도흡기선와적생성여연화과정,장계산결과여이론Burgers와모형진행대비,발현Burgers와모형적절향속도분포방정여계산결과상부,와량향중심취집시도치자유액면발생요함병최종산생흡기선와현상적원인지일,동시발현Burgers와적경향속도화축향속도분포방정여계산결과상비존재흔대차이.진일보간화모형후,척제절향속도영향,모의료무선류체적배수과정.통과이론추도재구좌표계하제출“회구면”모형,획득료교호적속도분포방정,병발현“회”효응야시산생흡기선와현상적중요인소지일.
