分層水庫(kù)近壩區(qū)的浮力流三維數(shù)值模擬

采用rngκ-ε紊流模型與vof方法對(duì)散粒體滑坡涌浪進(jìn)行數(shù)值模擬；通過(guò)與已有文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析；發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬得到的滑坡體水下初始堆積形態(tài)與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；且波幅計(jì)算精度較高；基于此；建立了某山區(qū)河流型水電工程庫(kù)區(qū)的三維模型；模擬了碎土石滑坡涌浪在庫(kù)區(qū)內(nèi)的生成與傳播過(guò)程；并分析了涌浪的波幅和波速特征；研究結(jié)果表明；通過(guò)數(shù)值模擬獲得的涌浪波幅和傳播速度等參數(shù)；可以為大壩安全評(píng)估和滑坡涌浪災(zāi)害影響范圍預(yù)測(cè)提供一定的科學(xué)依據(jù)；還可為通航河流航行船舶的避險(xiǎn)范圍提供參考；

本文采用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)由近地三維流動(dòng)風(fēng)引起的建筑物的表面風(fēng)壓。文中運(yùn)用一種擴(kuò)展的ｋ－ε紊流封閉模型，導(dǎo)得了穩(wěn)態(tài)流動(dòng)風(fēng)的統(tǒng)一形式的控制微分方程。采用控制容積法對(duì)微分方程作了離散，ｓｉｍｐｌｅｃ壓力校正迭代算法實(shí)現(xiàn)了非線(xiàn)性離散化方程的求解。實(shí)例計(jì)算與分析比較表明，本文的模擬方法改善了對(duì)建筑物側(cè)風(fēng)面和頂面風(fēng)壓值的預(yù)測(cè)。

利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型,采用vof法追蹤自由水面,應(yīng)用瞬態(tài)piso算法求解壓力速度耦合的方法,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并在溢流壩頂進(jìn)行網(wǎng)格加密,模擬計(jì)算了七孔溢洪道流場(chǎng)的三維水力特性,得到了設(shè)計(jì)工況的泄流能力、水面曲線(xiàn)、速度場(chǎng)。通過(guò)物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證,兩者結(jié)果吻合較好。

利用cfd軟件fluent對(duì)多級(jí)導(dǎo)葉式清水離心泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部流道的速度和壓力分布規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了葉輪進(jìn)口回流,出口的二次流動(dòng)特征等葉輪內(nèi)部流動(dòng)的細(xì)節(jié),導(dǎo)葉出口區(qū)產(chǎn)生了一個(gè)低壓區(qū)等流動(dòng)特征。然后根據(jù)自編計(jì)算軟件利用計(jì)算得到的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算出泵的揚(yáng)程、功率、效率和流量之間的關(guān)系曲線(xiàn),并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)工況附近,預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合較好,在其它工況點(diǎn),特別是小流量工況點(diǎn),誤差較大。

建立包括雙線(xiàn)盾構(gòu)隧道、凍土帷幕、聯(lián)絡(luò)通道以及泵房在內(nèi)的三維數(shù)值模型,模擬了地層凍結(jié)、聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖和支護(hù)的整個(gè)過(guò)程。分析了聯(lián)絡(luò)通道以及泵房開(kāi)挖對(duì)凍土帷幕、初支護(hù)和主隧道的影響。從而,確定了初支護(hù)及凍土帷幕的受力最不利位置和發(fā)生最大變形的位置,并提出相應(yīng)的控制指標(biāo)。

以k-ε湍流模型封閉reynods方程,采用vof法追蹤自由水面,對(duì)緬甸dapein水電站表孔溢流壩的水流流動(dòng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果表明,溢流壩的泄流能力、水面線(xiàn)、壓力分布與流速分布等數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果吻合,數(shù)值模擬結(jié)果可信,選擇的紊流模型合理,求解方法可靠,可為工程設(shè)計(jì)提供全面、合理的參考。

基于n-s方程、rngk-ε模型和有限差分法建立了潰壩洪水分析的三維數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了潰壩洪水通過(guò)直角彎道的模型試驗(yàn),并將計(jì)算值與實(shí)體模型試驗(yàn)結(jié)果中洪水的實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明渠道內(nèi)洪水位的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值高度吻合,流速大小與方向也基本一致.為進(jìn)一步研究潰壩洪水沖刷問(wèn)題,在水流模型的基礎(chǔ)上加入了泥沙模型,并采用槽寬突變渠道中潰壩洪水沖刷的模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明洪水水位的實(shí)測(cè)值與數(shù)值模擬計(jì)算值吻合較好,沖刷完成后的沖刷坑深與堆丘高度也基本一致,說(shuō)明所建的泥沙模型在研究潰壩洪水泥沙沖刷問(wèn)題時(shí)有較好的準(zhǔn)確性與實(shí)用性.

含閘墩溢流壩三維過(guò)壩水流數(shù)值模擬——利用有限體積方法對(duì)含閘墩溢流壩過(guò)壩水流三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，采用k-ε兩方程模型模擬湍流，利用流體體積（vof）法確定自由水面線(xiàn)，分別對(duì)兩種墩型過(guò)壩水流進(jìn)行計(jì)算，給出了3種水頭下的水面線(xiàn)及壩面壓力，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果...

本文根據(jù)支流改道工程河道水流的特點(diǎn)結(jié)合通航水流條件研究特性,建立三維河道數(shù)學(xué)模型,對(duì)某水電站支流改道工程對(duì)下游通航水流條件影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,研究成果表明:支流改道后,隧洞出口水流對(duì)下游航道的影響范圍有限,僅對(duì)出口附近局部區(qū)域內(nèi)水流存在一定影響,且其水位、流速、流向變化值較小,支流改道工程對(duì)下游引航道及其連接段的水流條件無(wú)明顯影響,由于數(shù)模中支流出口水流采用斷面流速不均勻系數(shù)來(lái)概化模擬隧洞出口水流,所以建議設(shè)計(jì)在支流出口處加設(shè)消力墩等措施使隧洞出流與主河道水流平順銜接,增加工程安全裕度。

應(yīng)用商業(yè)軟件fluent6.2對(duì)600mw超臨界汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)進(jìn)行了全三維流動(dòng)分析。利用ug實(shí)體建模軟件對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行三維成型,通過(guò)gambit網(wǎng)格劃分軟件對(duì)區(qū)域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。在三維數(shù)值計(jì)算中,模擬分析了調(diào)節(jié)閥在100%、50%和30%三個(gè)工況開(kāi)度下的流場(chǎng)特性。計(jì)算結(jié)果表明,由閥碟與閥座組成的環(huán)型通道是決定調(diào)節(jié)閥的主控通流能力、流場(chǎng)特性和穩(wěn)定性三項(xiàng)氣動(dòng)性能的關(guān)鍵部位。文中所研究的調(diào)節(jié)閥的閥碟采用了內(nèi)凹型設(shè)計(jì),汽流自喉部噴射后,迅速脫離閥碟,并在閥座的曲線(xiàn)收斂段形成附著流,避免了流經(jīng)閥碟表面的周向流體的過(guò)早摻混帶來(lái)的能量損失。閥碟獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得調(diào)節(jié)閥在各種工況開(kāi)度下有著較穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)。

本文采用k-ε紊流數(shù)學(xué)模型,用vof方法來(lái)模擬跟蹤自由水面,求解三維數(shù)值方程,對(duì)不同體形情況下大壩表孔的泄水建筑物水流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得出水流流動(dòng)的參數(shù),并計(jì)算出了挑射水流形態(tài)。通過(guò)比較分析,優(yōu)化了泄水建筑物體形,為工程設(shè)計(jì)提供參考。

地鐵車(chē)站端頭井結(jié)構(gòu)受力三維數(shù)值模擬

用deform-3d軟件建立了攪拌摩擦焊三維熱-力耦合模型,模擬焊接過(guò)程中攪拌頭溫度和應(yīng)力場(chǎng)的分布狀態(tài).結(jié)果表明,溫度和應(yīng)力場(chǎng)受攪拌頭結(jié)構(gòu)影響顯著,攪拌針錐度減小、根部和端部直徑減小,摩擦阻力和摩擦產(chǎn)生的熱量減小,導(dǎo)致攪拌頭的溫度和應(yīng)力場(chǎng)隨之減小;攪拌針三平面切面深度增大,導(dǎo)致攪拌頭的溫度和應(yīng)力場(chǎng)也相應(yīng)增加,其中處于攪拌針前進(jìn)側(cè)的等效應(yīng)力顯著提高.

針對(duì)水處理中用于地下水除沙的固—液分離用的水力旋流器,利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)軟件fluent對(duì)其內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,深入研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流器性能的影響,為進(jìn)一步研究水力旋流器提供了一定的基礎(chǔ)和參考。

建立水電站進(jìn)水前池內(nèi)流動(dòng)的k-ε紊流數(shù)值模型,采用vof方法,對(duì)高水頭小流量引水式電站進(jìn)水前池內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。計(jì)算得出了沖擊式水輪機(jī)在引用設(shè)計(jì)流量1.94m3/s時(shí)前池內(nèi)水流流態(tài),底板壓力分布,及壓力鋼管進(jìn)口流速分布以及在針閥突然關(guān)閉時(shí),前池內(nèi)水面涌高時(shí)水面線(xiàn)形狀。數(shù)值計(jì)算結(jié)果結(jié)合常規(guī)理論分析可以為工程設(shè)計(jì)提供參考。

潛水?dāng)嚢铏C(jī)是污水處理的專(zhuān)用設(shè)備,目前對(duì)該攪拌器的檢驗(yàn)、性能比較、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的研究,采用的是試驗(yàn)的方法,而應(yīng)用數(shù)值模擬軟件優(yōu)化潛水?dāng)嚢璧难芯亢苌?。?yīng)用cfd軟件,利用多重參考系法(mrf),對(duì)潛水?dāng)嚢铏C(jī)的三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,分析并研究了潛水?dāng)嚢铏C(jī)的流態(tài)特性,計(jì)算了湍流狀態(tài)下潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功率準(zhǔn)數(shù),并得到了功率曲線(xiàn),為潛水?dāng)嚢铏C(jī)的實(shí)際工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

采用κ~ε雙方程紊流模型模擬了帶摻氣槽岸邊溢洪道具有大曲率水氣交界面的水流流場(chǎng),給出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的壓力分布、流速分布等水力特性并對(duì)摻氣槽摻氣特性進(jìn)行了定性分析.其中部分結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.對(duì)連續(xù)式和差動(dòng)式兩種不同坎型挑流鼻坎消能效果進(jìn)行對(duì)比,給出各自預(yù)挖坑底板紊動(dòng)能分布,結(jié)果表明多股水舌消能效果優(yōu)于單股水舌,可為挑流坎型優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考.

傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的三維數(shù)值模擬——為了分析傳統(tǒng)散熱器采暖房?jī)?nèi)的熱利用效果，在抽象物理模型基礎(chǔ)上，建立散熱器采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的三維數(shù)值模型，模擬傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)的熱環(huán)境，基于新型采暖熱舒適性標(biāo)準(zhǔn)分析散熱器安裝位置對(duì)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的影響．結(jié)果表明，...

深基坑開(kāi)挖變形的三維數(shù)值模擬研究——采用三維快速拉格朗日差分分析方法(fastl~grangiananalysisofcontinua3d)將南京a、b大廈支護(hù)結(jié)構(gòu)(懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)、單層支點(diǎn)混合支護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔灌注樁連拱支護(hù)結(jié)構(gòu))與一定范圍內(nèi)的土體(長(zhǎng)、寬、高)作為一個(gè)整體，結(jié)合基...

強(qiáng)夯加固回填土地基的三維數(shù)值模擬——針對(duì)回填土地基，基于abaqus有限元軟件，采用大變形幾何非線(xiàn)性三維有限元方法對(duì)強(qiáng)夯加固效果進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析中考慮每一次夯擊引起的塑性變形，確定前次夯擊后土體塑性區(qū)開(kāi)展的形狀，并調(diào)整塑性區(qū)的土性參數(shù)，以此作為...

軟土地基上建筑物沉降的三維數(shù)值模擬分析——受場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制，很多建筑物采用高壓縮性的軟土作為天然地基，軟土地基的不均勻沉降會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)的安全。不均勻沉降受上部荷載、結(jié)構(gòu)剛度以及土層的不均勻性等因素的影響，傳統(tǒng)的分層總和法不能全面地考慮這些...

斷層破碎帶隧道圍巖穩(wěn)定性差,為了解超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖的效果,對(duì)隧道的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了三維有限元數(shù)值分析,數(shù)值計(jì)算結(jié)果和隧道拱頂下沉量測(cè)結(jié)果都證明了所選預(yù)加固措施的有效性,保證了斷層破碎帶隧道施工的安全。