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水利工程論文-水利工程天然水體自由水面模擬摘要：水力數(shù)值模擬的專題之自由水面模擬；關(guān)鍵詞：水利天然水體自由水面模擬我們認為利用計算機模擬計算，VOF模型在水利工程天然水體自由水面模擬中的推廣應(yīng)用是有很大前景的，對于一般性的中小工程，VOF模型基本上可以代替水工模型實驗，可以演算不同工況的水力計算；對于重要和大型工程，利用VOF模型和水工模型實驗相結(jié)合，可以減小實驗周期，降低實驗成本，并且數(shù)字模型和水工模型互相對照，使實驗結(jié)果更加直觀有效。同時我們也應(yīng)該看到，由于實際工程中的邊界條件較為復雜，VOF模型的模擬中邊界條件必須準確可靠，使其盡可能的符合實際工程的邊界條，以達到最優(yōu)的計算效果。本文以作者參與的幾個工程實例為契子，拋磚引玉的介紹VOF模型在水利工程中的自由水面模擬計算。1.一，排水連接井。工程介紹：這是一個海邊火電廠的排水建筑物，為充分摻氣將溢流堰做成與水流方向斜交30度角，連接井進口尺寸為2X2.8X2.8（單位：米，以下同），出口尺寸為3.5X4.5,溢流堰采用WES剖面，堰頂水頭0.50m，設(shè)計流量為24m3/S,采用VOF計算模擬如下：連接井結(jié)構(gòu)圖（圖1.1）連接井自由水面及流場矢量圖（圖1.2）連接井自由水面及剖面圖（圖1.3）連接井自由水面局部（圖1.4）圖1.1是連接井的三維結(jié)構(gòu)示意圖，簡化起見，沒有表示出構(gòu)筑物的尺寸，我們可以看出這個連接井是進口高，出口低，中間有一個斜交的溢流堰將其分成兩部分（在1.3圖可以明顯看出剖面中的溢流堰形狀）。圖1.2是連接井的自由水面及流場矢量圖，其中水相和氣相的流場都非常清晰，而在溢流堰附近發(fā)生明顯的紊動流態(tài)。圖1.3、1.4的可以看出由于高差的存在，水流攜帶氣流混合進入水相的深層。本模型可作為判斷摻氣情況、是否發(fā)生氣蝕的參考，同時，由于本連接井是位于地面下的封閉結(jié)構(gòu)，該模型計算可以定量分析所需通氣量的大小，這個是其他任何試驗?zāi)Ｐ蜔o法比擬的。二、泄洪洞泄洪水力模擬（二維）工程介紹：某水力電站的泄洪洞，由于利用前期導流洞，做成一個“龍?zhí)ь^”的泄洪洞形式，泄洪流量為1500個流量以上，洞口高程51m（相對出口高程，以下同），塔頂高程113m，堰面為WES

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