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1、沉沙池立面流场数值模拟研究沉沙池立面流场数值模拟研究(1)(1)摘要：采用 - 紊流模型，对沉沙池立面流厨行了数值模拟。在验证模型正确的基础上，以大禹渡沉沙池为例，分析了沉沙池中水流的运动规律，为进一步研究泥沙在沉沙池中的运动规律提供了前提，最终为沉沙池的工程设计和运用管理提供科学依据。关键词：沉沙池 - 模型立面流场大禹渡1 前言在多沙河流上修建引水工程，为了减少进入引水渠的泥沙，保证引水质量，往往需要在渠首设置沉沙池沉淀大部分泥沙，防止或减轻引水渠的淤积以及泥沙对水轮机、水泵等过流部件的磨损，防止粗颗粒泥沙进入农田，引起农田沙化。对于沉沙池的研究，我国科研工作者自 50 年代以来通过物理模
2、型试验进行了大量的研究工作13，在沉沙池的结构与形式方面取得了许多成果，但在沉沙池计算理论方面，国内目前大多数还是将沉沙池水流作为一维流或二维均匀流处理，计算泥沙沉降仍采用传统的准静水沉降法、非饱和输沙等经验、半经验公式。而国外自 70 年代开始就已将各种紊流模型应用到沉沙池计算当中，提出了许多数值方法来模拟沉沙池中的水流泥沙运动规律。国内在这方面的研究尚不多见，因此有必要应用紊流理论来研究沉沙池中的实际水流运动，为沉沙池的工程设计和运用管理提供科学依据和理论指导。2 数学模型基本控制方程对沉沙池流场的研究，其最终目的是为了研究泥沙在沉沙池中的垂线分布和沿程淤积情况，在此基础上按照工程要求设计
3、沉沙池的合理尺寸。因此可将沉沙池水流简化为立面二维水流进行研究，水流基本控制方程包括连续性方程动量方程其中（4）u、v 分别为沉沙池水流方向（x）和水深方向（y）的流速分量，vt 为紊动粘性系数，k、 分别为紊动能及其耗散率，它们通过求解以下输运方程得到k 方程（5） 方程（6）式中,为紊动能的产生项。方程（1）（6）组成了求解沉沙池水流的封闭方程组，模型中五个常用参数的取值见表 1。数值方法对以上方程组采用控制体积法进行离散，对流项采用上风差分格式，使计算结果不致发散，划分网格时采用交错网格技术，以避免棋盘格式分布的压力场或流速场，最后，采用 TDMA 与高斯赛德尔迭代相结合的方法求解非线性方程组。为了避免非线性方程组在求解过程中发散，对各因变量及压力实行欠松弛迭代，以保证解的稳定性和收敛性。表 1 经验常数值Valueofempiricalfactorscc1c2k（作者：3COME 未知本文来源于爬虫自动抓取，如有侵犯权益请联系 service立即删除）
