【目的】对两沟道氧化沟内水下推动器、曝气转盘同时运行时,增设弯道导流墙后沟内的流场及流速分布进行研究,以期提高沟内水流混合能力并降低能耗。【方法】在试验模型右侧增设弯道导流墙,并采用数值计算的方法求解气-液两相流时均方程,紊流模型采用RNG模型,自由水面捕捉采用VOF(Volume of fluid)法,速度与压力耦合方程组求解时使用SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,对氧化沟内的流场及流速分布进行模拟研究。【结果】数值模拟表明,在水下推动器、曝气转盘同时运行时增设弯道导流墙后,氧化沟内的流场及流速分布更加均匀,整个氧化沟内流速大于0.3m/s的流体体积百分比由不增设弯道导流墙时的40.8%提高至47.6%,显著提高了氧化沟内的流速。【结论】水下推动器、曝气转盘同时运行时,增设弯道导流墙能够明显改善氧化沟内流场及流速的分布,可以提高沟内整体流速,防止或减少沟内污泥沉积。
自由液面的捕捉应用VOF法,气液两相流时均方程采用RNG湍流模型封闭,采用数值模拟的方法计算了6种工况下,三角形波浪底板消力池自由水跃的流体力学特性.采用有限体积法离散微分方程,速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法.研究发现:波浪形底板表面附近有漩涡产生,漩涡沿顺时针方向旋转,漩涡的尺寸沿程逐渐减小;沿程横断面上的最大流速在不同工况下有相似的衰减规律;在闸门附近产生紊动耗散率和紊动动能最大值及最大变化梯度,随进口弗劳德数的增大紊动能和耗散率最大值也增大;理论消能率和实际消能率均随进口弗劳德数增大而增大.
采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由液面,辅以RNG(重正化群)k-?湍流模型封闭两相流时均方程,对9种工况波浪形底板消力池自由水跃的水力特性进行数值模拟。研究发现:波浪形底板表面附近有漩涡产生,沿顺时针方向旋转;波浪形底板上压强呈波浪状分布,相邻波峰和波谷的差值在水跃区沿程减小;在闸孔开度和底板粗糙度相同时,波浪形底板消力池的自由水跃长度和消能率随进口断面弗劳德数增加而增大。
为了解决明渠水流交汇口河道冲刷、泥沙沉淤、污染物滞留等问题,必须探明其水力特性的分布规律.采用气液两相流混合模型,对不同汇流比下90°明渠交汇口三维水力特性进行数值模拟研究.分别选取大涡模拟模型(LES)和RNGk-ε模型封闭两相流时均方程,速度与压力耦合方程组求解时使用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,模拟自由水面采用VOF(Volume of Fluid)法.将汇流比为0.25时两种模型计算的纵向截面水面线与实验结果相比较,得出大涡模型结合VOF法能更好地捕捉交汇口水面的波动情况;将大涡模型计算的不同垂直线上的速度分布与实验结果相比较,两者吻合良好.通过比较两种模型计算的特征横断面上的流线图,得出大涡模型能更好地捕获水流瞬时流动特性,动态再现二次流动结构,且大涡模型能够更好地模拟交汇口附近水力特性分布规律.
