k-ε双方程水库水温模型浮力模拟分析

发布时间：2018-06-18 01:40

  本文选题：紊流模型 + 紊动动能　； 参考：《中国水利水电科学研究院学报》2017年01期

【摘要】：在比较国内外常用水库水温紊流模型的基础上,针对采用k-ε双方程紊流模型的宽度平均立面二维水库水温模型,从理论分析和数值模拟两方面讨论了k-ε紊流模型在模拟温差异重流时紊动动能生成项和浮力项的作用机理。分析了紊动动能生成项和浮力项对紊动动能和耗散率各自的影响程度,对水温垂向梯度与紊动动能的相互制约关系进行了探讨,研究了紊动动能浮力项和生成项在水库垂向的分布规律。W2模型根据实测数据率定的涡黏系数或混合长度在通用性上存在一定不足,但在使用者经验丰富的条件下仍能得到足够精确的预测结果。k-ε模型紊动动能生成项和浮力项引起的耗散率改变对紊动动能的影响作为小量可予忽略;k-ε模型可通过紊动动能生成项和浮力项计算与垂向流速和温度分布相适应的涡黏系数,将温差浮力影响反映在垂向动量方程中;浮力项主要受垂向温度梯度控制,紊动动能与垂向温度梯度的相互制约关系是k-ε紊流模型模拟温差异重流的关键因素。
[Abstract]:On the basis of comparing the water temperature turbulence models of reservoirs at home and abroad, the two-dimension reservoir water temperature model with width average elevation using k- 蔚 two-equation turbulence model is proposed. In this paper, the mechanism of kinetic energy generation and buoyancy of k- 蔚 turbulence model is discussed in terms of theoretical analysis and numerical simulation. The influence of turbulent kinetic energy generation term and buoyancy term on turbulent kinetic energy and dissipation rate are analyzed. The relationship between vertical gradient of water temperature and turbulent kinetic energy is discussed. The distribution of turbulent kinetic energy buoyancy term and generation term in reservoir vertical direction is studied. The vortex-viscosity coefficient or mixing length determined by W2 model according to the measured data rate is limited in generality. However, under the condition that the user is experienced enough, the prediction results can be obtained with sufficient accuracy. K- 蔚 model can be ignored by the turbulence kinetic energy generation term and the effect of dissipation rate change caused by buoyancy term on the turbulent kinetic energy. The turbulent kinetic energy generation term and buoyancy term are used to calculate the vortex-viscosity coefficients corresponding to the vertical velocity and temperature distribution. The effect of temperature difference buoyancy is reflected in the vertical momentum equation, and the buoyancy term is mainly controlled by vertical temperature gradient, and the relationship between turbulent kinetic energy and vertical temperature gradient is the key factor in the simulation of temperature difference density flow by k- 蔚 turbulence model.
【作者单位】： 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51279114)
【分类号】：TV135

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本文编号：2033428