丁坝区的三维流场研究

应利涛

摘要：本研究使用三维计算流体力学软件 FLUENT 模拟渠道内流经两支丁坝的流况，借由软件模拟流场特性，了解三维流场分布及涡度分布情形。研究案例依照丁坝长度、丁坝间距与上游流量不同分为三组。经由模拟回归得到此三项变因与丁坝回流长度及坝间流速的关系式，以供后续实验模拟参考。

Abstract： In this study， FLUENT， a three-dimensional computational fluid mechanics software， was used to simulate the flow conditions of two groynes. The case is divided into three groups according to the length， spacing and upstream flow of the groyne. The relationship between the three variable factors and the backflow length and flow velocity of the dam is obtained by simulated regression for reference in subsequent experiments.

关键词：FLUENT;三维流场;丁坝流场

Key words： FLUENT;3D flow field;groyne flow field

中图分类号：TV863;TV135                            文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）26-0218-04

1  研究目的

在工程应用上，丁坝属于常见的水工结构物，但丁坝附近流场是一紊乱的三维流场，过去做过许多研究仅着眼于单一丁坝周围流场行为，鲜少讨论到复数丁坝间交互作用情形。因此，本研究利用三维模式FLUENT进行数值模拟，分析丁坝区间内流速与涡度，并探讨在不同流况、丁坝长度、丁坝间距下流速与涡度分布的关系。

2  数值模式与模式验证

2.1 数值模拟设定

2.1.1 数值模拟架构

本研究采用流体力学软件FLUENT进行模拟，数值模拟主要分为三个架构：①Geometry与mesh为前处理部分，用来设计物理模型、网格建立边界条件设定等;②FLUENT为核心处理部分，为模式运算核心，进行模拟分析运算;③CFD-Post为后处理部分，将结果以数据或图表方式输出等。

2.1.2 收敛条件

本研究在执行计算机模拟时要考虑：①格网点的多寡及间距均匀性与非均匀性;②各项数值运算其值前后误差小于10-5;③在叠代过程中，为了避免数值变化产生发散或增加其收敛性，须调整其松弛因子使其低于预设值。根据模拟网格模型不同，每个计算时间间距（Δt）为0.01秒或更小以确保模式稳定。……