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《丁壩水流結(jié)構(gòu)試驗(yàn)及紊流模型中壁函數(shù)應(yīng)用研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要壁函數(shù)是紊流模型模擬水流流場的重要輔助方程，它直接影響到流場、流速、紊動(dòng)動(dòng)能分布等方面的模擬精確程度。尤其是對于k—F雙方程紊流模型這種高R數(shù)模型，在近壁處的低R數(shù)區(qū)采用合適的壁函數(shù)可以達(dá)到節(jié)省內(nèi)存與計(jì)算時(shí)間、精確模擬實(shí)際流場的效果。而目前有多種壁函數(shù)形式應(yīng)用到k一￡模型種，哪種形式的壁函數(shù)更為有效地達(dá)到精確模擬的效果，目前尚無這方面的研究對比。本文在丁壩水流結(jié)構(gòu)水槽試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，同時(shí)應(yīng)用帶有三種不同形式壁函數(shù)的k一￡模型與零方程模型對丁壩水流試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而遴選出較好的壁函數(shù)形式。進(jìn)而將其運(yùn)用于實(shí)際河道的驗(yàn)證計(jì)算，進(jìn)一步論證了遴
2、選出的壁函數(shù)可以運(yùn)用于原型河道的水流運(yùn)動(dòng)計(jì)算。本文所得的主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：(1)對丁壩水流結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的三維測量，不僅為數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證提供依據(jù)，也為進(jìn)一步完善丁壩水力學(xué)提供一定幫助。本文進(jìn)行了平底與沖刷坑兩種情況的丁壩水槽試驗(yàn)，主要側(cè)重于對壩頭區(qū)及回流區(qū)這兩個(gè)紊動(dòng)較強(qiáng)烈和集中的區(qū)域進(jìn)行研究，分析其流場特點(diǎn)及紊動(dòng)動(dòng)能分布，進(jìn)而得出兩區(qū)的紊動(dòng)特性規(guī)律，為進(jìn)一步揭示沖刷坑平衡提供了參考。(2)三種不同壁函數(shù)形式的k一￡模型對丁壩水槽試驗(yàn)進(jìn)行模擬，從流場、流速、紊動(dòng)動(dòng)能分布等幾個(gè)方面對三種模型進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：對數(shù)律壁函數(shù)計(jì)算結(jié)果更優(yōu)于簡化型壁函數(shù)和馬福喜所用的壁函數(shù)兩種壁函數(shù)形式
3、的計(jì)算結(jié)果。(3)最后引用長江中游的牯牛沙河段作為算例，應(yīng)用貼體坐標(biāo)系下的壁函數(shù)為對數(shù)律形式的k—E模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值吻合較好；“進(jìn)一步確認(rèn)對數(shù)律壁函數(shù)實(shí)用性。本文相關(guān)結(jié)論可為日后紊流模型中壁函數(shù)選取和改進(jìn)提供一定參考，既具有一定的理論意義，又有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：k一占紊流模型；壁函數(shù)；丁壩；紊動(dòng)動(dòng)能：水流結(jié)構(gòu)；貼體坐標(biāo)系A(chǔ)BSTRACTThewallfuctionisanimportantauxiliaryequationforturbulencemodelsimulatingtheflowfield，effectsoftheprecisesimulatingext
4、entonflowfield、velocity、turbulentkineticenergydistributionandSOon．EspeciallyforthehighRturbulencemodelastWO-dimensionalk一￡model．InthelowReregionnearthewall，usingsuitablewallfucioncansavememoryandcomputingtime，simulatetherealflowbetter．Nowrdays，itistoomanywallfuctionareusedink一占model，whichtypeof
5、wallfunctioncouldsimulateabetterturbulencecharactresticsisunknow，andthecompareamongthewallfuctionshasnotbeenresearched，too．Inthispaper，firstly，thephysicalmodelexperimentofgroin’Sflowstructurehasbeenresearched；then，usingk—FturbulencemodeltOnumericalsimulatethegroin’Sflowsructureexperiment，therea
6、rethreetypeofwallfuctionsbeenusedinthesimulation；andthezeroequationmodelisalsousedtosimulategroin’Sflowsructure．Finally，thecalculationresultshavebeencomparedtotheexperimentdataindeep，andfoundabetterwallfunction．Themainconclusionsandinnowativepointsarefollows·(1)Besidersbeingaeomparsionbasisfort
7、henumericalmodel，thephysicalmodelexperimentalsocanimprovethehydraulicpropertiesofgroyne．．Ithavebeendonetheflat-bottomandSCOUrholetWOconditiontests，andtheturbulentmotionmeasurewereemphsisonthegroinheadandbackflowregionwhereareturbu
