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基于三方程VLES模型的进水池吸气涡数值模拟
被引量：
1
1
作者
黄先北
郭嫱
仇宝云
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期183-188,共6页
开敞式进水池在大流量、低水位情况下易出现表面涡,严重时将发展为吸气涡,影响泵站安全稳定运行。为准确模拟吸气涡流动结构,采用S-CLSVOF方法捕捉水气交界面,并基于混合RANS/LES方法中的VLES方法解析湍流场结构,分析了网格与计算时间...
开敞式进水池在大流量、低水位情况下易出现表面涡,严重时将发展为吸气涡,影响泵站安全稳定运行。为准确模拟吸气涡流动结构,采用S-CLSVOF方法捕捉水气交界面,并基于混合RANS/LES方法中的VLES方法解析湍流场结构,分析了网格与计算时间对计算结果的影响,同时研究了VLES模型的特性。结果表明:VLES模型可以准确地预测吸气涡流场中的速度分布;不同网格数量级对速度分布与相对吸气率的变化规律影响较小,为降低计算资源消耗,网格数量级达到O(10^(6))即可;根据相对吸气率随时间的变化规律可判断吸气涡达到稳定的时刻,在该时刻之后计算10 s即满足相关标准的要求,进一步延长计算时间不改变吸气涡位置与相对吸气率的变化规律;在本算例中,VLES模型的解析度主要受湍流积分尺度的影响,在近壁面为RANS模式以降低近壁面网格要求,而在湍流核心区为混合RANS/LES以提高计算精度。
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关键词
进水池
吸气涡
VLES
s-clsvof
数值模拟
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职称材料
开敞式进水池喇叭口悬空高度对吸气涡的影响
被引量：
1
2
作者
黄先北
方涛
+3 位作者
郭嫱
陈徐睿
庞凯文
仇宝云
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期161-168,共8页
开敞式进水池是中小型泵站中重要的水工建筑,其在结构尺寸设计不合理时易出现空气吸入涡(air-en-trained vortex,简称吸气涡),严重时会发生空蚀,从而严重影响泵站安全稳定运行。在开敞式进水池中,喇叭口悬空高度C对进水池流动影响较大...
开敞式进水池是中小型泵站中重要的水工建筑,其在结构尺寸设计不合理时易出现空气吸入涡(air-en-trained vortex,简称吸气涡),严重时会发生空蚀,从而严重影响泵站安全稳定运行。在开敞式进水池中,喇叭口悬空高度C对进水池流动影响较大。本文根据泵站设计规范中给定的悬空高取值范围,采用简化的耦合水平集与流体体积方法(simple coupled level-set and volume-of-fluid method,S-CLSVOF)捕捉水气交界面,并基于分叉模型(bifurcation model,BM)进行数值模拟,分析了吸气涡随喇叭口悬空高度的变化规律,并从喇叭口处涡量及涡拟能的角度,分析了产生该规律的机理。结果表明:吸气涡的大小和进水管内相对吸气率β呈正相关,且平均相对吸气率在3×10^(-4)~7×10^(-4)之间;平均相对吸气率基本随悬空高度的增加呈下降趋势,但在C=0.35D(D为喇叭口直径)处出现突降的情况;每个方案涡量随时间的变化规律表明涡量可定量体现吸气涡的强度;通过对涡拟能输运方程中的分析,发现漩涡受到的拉伸作用决定了平均相对吸气率的变化规律,且与吸气率的变化规律一致,揭示了吸气率突降的机理。同时,分析研究结果发现,在设计进水池时,考虑到吸气涡程度与泵的安装,C=0.35D的悬空高度为最优选择。本文结论对进水池的设计具有指导意义。
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关键词
进水池
吸气涡
悬空高度
简化的耦合水平集与流体体积方法
吸气率
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职称材料
题名
基于三方程VLES模型的进水池吸气涡数值模拟
被引量：
1
1
作者
黄先北
郭嫱
仇宝云
机构
扬州大学电气与能源动力工程学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期183-188,共6页
基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(51909231、51806187)
国家自然科学基金面上项目(51679208)
江苏省水利科技项目(2019019)。
文摘
开敞式进水池在大流量、低水位情况下易出现表面涡,严重时将发展为吸气涡,影响泵站安全稳定运行。为准确模拟吸气涡流动结构,采用S-CLSVOF方法捕捉水气交界面,并基于混合RANS/LES方法中的VLES方法解析湍流场结构,分析了网格与计算时间对计算结果的影响,同时研究了VLES模型的特性。结果表明:VLES模型可以准确地预测吸气涡流场中的速度分布;不同网格数量级对速度分布与相对吸气率的变化规律影响较小,为降低计算资源消耗,网格数量级达到O(10^(6))即可;根据相对吸气率随时间的变化规律可判断吸气涡达到稳定的时刻,在该时刻之后计算10 s即满足相关标准的要求,进一步延长计算时间不改变吸气涡位置与相对吸气率的变化规律;在本算例中,VLES模型的解析度主要受湍流积分尺度的影响,在近壁面为RANS模式以降低近壁面网格要求,而在湍流核心区为混合RANS/LES以提高计算精度。
关键词
进水池
吸气涡
VLES
s-clsvof
数值模拟
Keywords
intake
air-entrained vortex
VLES
s-clsvof
numerical simulation
分类号
TV671 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
开敞式进水池喇叭口悬空高度对吸气涡的影响
被引量：
1
2
作者
黄先北
方涛
郭嫱
陈徐睿
庞凯文
仇宝云
机构
扬州大学电气与能源动力工程学院
出处
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期161-168,共8页
基金
国家自然科学基金项目(51909231,51806187,52179091)
江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX21_1577)
江苏省水利科技项目(2019019,2019017)。
文摘
开敞式进水池是中小型泵站中重要的水工建筑,其在结构尺寸设计不合理时易出现空气吸入涡(air-en-trained vortex,简称吸气涡),严重时会发生空蚀,从而严重影响泵站安全稳定运行。在开敞式进水池中,喇叭口悬空高度C对进水池流动影响较大。本文根据泵站设计规范中给定的悬空高取值范围,采用简化的耦合水平集与流体体积方法(simple coupled level-set and volume-of-fluid method,S-CLSVOF)捕捉水气交界面,并基于分叉模型(bifurcation model,BM)进行数值模拟,分析了吸气涡随喇叭口悬空高度的变化规律,并从喇叭口处涡量及涡拟能的角度,分析了产生该规律的机理。结果表明:吸气涡的大小和进水管内相对吸气率β呈正相关,且平均相对吸气率在3×10^(-4)~7×10^(-4)之间;平均相对吸气率基本随悬空高度的增加呈下降趋势,但在C=0.35D(D为喇叭口直径)处出现突降的情况;每个方案涡量随时间的变化规律表明涡量可定量体现吸气涡的强度;通过对涡拟能输运方程中的分析,发现漩涡受到的拉伸作用决定了平均相对吸气率的变化规律,且与吸气率的变化规律一致,揭示了吸气率突降的机理。同时,分析研究结果发现,在设计进水池时,考虑到吸气涡程度与泵的安装,C=0.35D的悬空高度为最优选择。本文结论对进水池的设计具有指导意义。
关键词
进水池
吸气涡
悬空高度
简化的耦合水平集与流体体积方法
吸气率
Keywords
intake
air-entrained vortex
floor clearance
s-clsvof
air-entrainment rate
分类号
TV671 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于三方程VLES模型的进水池吸气涡数值模拟
黄先北
郭嫱
仇宝云
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
2
开敞式进水池喇叭口悬空高度对吸气涡的影响
黄先北
方涛
郭嫱
陈徐睿
庞凯文
仇宝云
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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