Fluent软件及其在水利方面的应用发展(2)
2015-12-18 01:27
导读：西北勘测设计研究院工程科研实验分院巨江等通过Fluent软件模拟了泄水建筑物溢洪道、泄洪闸工程泄洪时的泄流能力曲线、壁面压力分布、沿程水面线及流
西北勘测设计研究院工程科研实验分院巨江等通过Fluent软件模拟了泄水建筑物溢洪道、泄洪闸工程泄洪时的泄流能力曲线、壁面压力分布、沿程水面线及流速分布,其结果与模型试验资料吻合良好。他们以积石峡溢洪道为工程算例,计算模拟了溢洪道的泄流能力曲线;计算获得了溢洪道内任意点的压力,试验仅测量了底板中线上的压力,将计算的堰面、泄槽底板以及挑流鼻坎上的压力分布与试验资料进行对比,发现计算的最大、最小压力及其位置与试验资料吻合良好;计算溢洪道泄槽水面线,并且与试验相比;还计算模拟不同断面垂线流速分布,并与试验相比较。从比较结果中可以看出,计算模拟值与试验值吻合良好。[4]
西安理工大学水利水电学院陈冲、魏文礼连同西安普迈
项目管理有限公司严建军应用Fluent软件对闸后水跃强紊流区流速场进行了数值模拟,并将数值模拟结果与实测结果进行比较,表明它具有可行性与实用性。他们采用标准k～ε湍流模型封闭Reynolds方程作为紊流控制方程组,用几何重构VOF法追踪自由表面,用PISO算法计算流场,定义入口为速度进口;空气入口为压力进口;出口为压力出口,认为下游出口处紊流已经发展的很充分,服从静压分布。得到了闸后某断面沿水深方向的计算值和实验值对比图,从中可以看出计算值和实验值比较吻合,从而得出Fluent软件能很好的模拟紊流流动。[5]
2.2在节水灌溉方面的应用
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室聂磊、史玉升、魏青松、芦刚和水资源与水电工程技术国家重点实验室武汉大学董文楚采用通用流体模拟软件Fluent软件所提供的5种不同的湍流模型:标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Real2izable k-ε模型、标准k-ω模型、SST k-ω模型,对滴灌灌水器微流道内流场水流流动进行了数值模拟。通过对比模拟得出的灌水器的流量与实验室试验的结果,评价了不同的湍流模型对不同类型灌水器内流场流量模拟效果的影响,为灌水器内流场的理论分析以及灌水器流道结构的工程设计提供了一定的参考依据。[6]
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3小结
Fluent软件在我国已经获得较好的应用。优点之一是应用于水流的计算机模拟,能取得和实验很接近的结果,并且有计算快速、简捷、方便的优点。它不仅能给出反映水流运动总体特性的各项运动参数,如流速、压强等,而且可以方便地计算出各项水流参数的全场分布,能给出相关流场的具体信息。Fluent软件另一个主要优点就是它的后处理功能,它能清晰的显示不同计算时刻、不同位置断面处的水流运动参数。由于其减少了研究者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动,将更多的精力和时间投入到考虑问题的物理本质,优化算法选用,参数的设定,因而提高了工作效率,其必然会获得越来越多的应用,应用效果也必将越来越好。同时数值模拟可以提供更多的流场信息,与模型试验具有相辅相成的作用。但是对于模拟不规则边界的水流流动情况,还需要对Fluent 进行二次开发。
参考文献
1 韩占忠、王 敬、兰小平.Fluent流体工程仿真计算实例与应用.北京:
北京理工大学出版社,2008
2 王瑞金、张 凯、王 刚.Fluent技术基础与应用实例.北京:
清华大学出版社,2007
3 王福军.计算流体动力学分析.北京:清华大学出版社,2004
4 巨 江、刘少斌、杨晓池.Fluent软件在泄水工程中的应用.水力发电学报,2009.28(2)
5 聂 磊、史玉升、魏青松、芦 刚、董文楚.基于灌水器流量的湍流模型适应性研究.节水灌溉,2008(1)
6 陈 冲、魏文礼、严建军.基于Fluent软件的闸后水跃二维数值模拟.黑龙江水专学报,2008.35(4)
7 刘 霞、葛新锋.Fluent软件及其在我国的应用.能源研究与利用,2003(2):36～38
