城市景观河道水流数值模拟研究

发布时间：2020-05-12 12:51

【摘要】：随着水生态文明城市的创建,城市河道规划及城市水系景观设计等在民生水利建设工程中越来越多地受到人们的的关注。在设计景观河道时,鉴于对河道的防洪、排涝、景观以及生态等功能的考虑,经常采用复式断面作为河道整治断面形式的最佳选择。但是降雨的时空分布不均,水文的洪枯流量大小直接影响着河道的水景观。为保持河道的水景观,经常在河道上修建小型实用堰。本文针对这种小型景观河道工程受试验经费与试验周期等限制,大多只采用水力计算的问题,提出了采用数值模拟代替物理模型试验的方法对水力设计方案加以验证。本文运用FLUENT软件,以某城市景观河道的水流为研究对象,分别对复式渠道的水流与小型实用堰的过堰水流进行了数值模拟研究,其主要内容及研究成果如下:(1)梳理分析了三维紊流数值模拟的基本控制方程、数值求解方法、紊流模型类型以及对自由表面计算所采用的常见方法。(2)模拟了不同流量下,水流在不同复式断面与不同粗糙度(即不同衬砌材料)下的水流特性,计算分析了渠道断面流速矢量图、流速等值线图以及压强分布图等。结果分析比较得出:选择混凝土作为衬砌材料时,水流流态平顺且水力特性较好。其研究成果可为同类小型河道工程设计,提供一定的参考价值和借鉴作用。(3)本文利用FLUENT软件,采用RNG k-ε紊流模型,三维非均匀结构网格划分,有限体积法进行离散求解,VOF法作为对自由表面的处理技术,对小型堰体过堰水流进行了仿真模拟计算。通过比较直角进口宽顶堰与折线型堰过堰水流的流线图,流速矢量图,流速等值线图及压强分布图,分析得出折线型堰的过堰水流流态要比宽顶堰的过堰水流流态好,其模拟结果合理可靠。
【图文】：

可将其分为大涡模拟法、统计平均法和 Reynolds 平均法。统计平均法侧重于用相关函数及谱分析的方法来研究湍流机理，在很广泛。紊流数值模拟的方法见下图所示。

不同断面复式渠道计算模型
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV133

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本文编号：2660246