溢洪道空化數(shù)計算方法研究.pdf

1、本文概要介紹了溢洪道水力空化的研究方法，研究現(xiàn)狀，及進展。從半經(jīng)驗半理論和數(shù)值模擬的角度計算了影響空化的水力要素如流速，壓強并基于此計算空化數(shù)。本文半經(jīng)驗半倫理方法是指根據(jù)實測流速資料推導(dǎo)了流速分布函數(shù)，發(fā)現(xiàn)冪函數(shù)可以較精確地擬合流速，并經(jīng)過試驗資料率定參數(shù)。該流速分布函數(shù)可以計算溢洪道渥奇段及緩坡陡坡的流速。渥奇面壓強的計算是通過建立水流微元運動的微分方程，積分后求解得到了時均壓強計算公式。有了這些參數(shù)后，可以通過本文提出計算方法來計

2、算空化數(shù)，該空化數(shù)的算法是在傳統(tǒng)算法的改進模式，就是選取凸體高度處的壓強流速值來計算空化數(shù)，使空化數(shù)更能反映空化特性。 從數(shù)值模擬的角度計算影響空化的參數(shù)歸功于當(dāng)代計算機技術(shù)的發(fā)展，本文采用本章應(yīng)用k—e兩方程紊流模型，對溢洪道渥奇段的流場進行了數(shù)值模擬，本文計算采用四邊形平面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，為獲得精確數(shù)據(jù)觀察流場特性，對近壁區(qū)尤其是挑坎段進行局部網(wǎng)格細化。采用有限體積法進行控制方程組離散，自由表面用二相流VOF法捕捉，速度壓力耦合采

3、用PISO算法。欠松弛迭代求解。求的流速壓強的資料與實測資料進行了對照，證實了該模型的合理性，不僅可以計算流場各水力要素，且可基于此按照上述方法計算空化數(shù)。 目前主要從通過試驗測得凸體初生空化數(shù)，本文也提出一種計算溢洪道上兩種典型凸體初生空化數(shù)的半經(jīng)驗半理論計算方法，方法的原理是計算凸體后漩渦中心的空化臨界壓強，進而推導(dǎo)發(fā)生空化時的初生空化數(shù)。理論依據(jù)就是計算高速水流流經(jīng)凸體發(fā)生邊壁分離，并在凸體后產(chǎn)生了分離渦，通過數(shù)學(xué)分析得知