丁坝区的三维流场研究应利涛---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---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。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---Abstract：Inthisstudy，FLUENT，athree-dimensionalcomputationalfluidmechanicssoftware，wasusedtosimulatetheflowconditionsoftwogroynes.Thecaseisdividedintothreegroupsaccordingtothelength，spacingandupstreamflowofthegroyne.Therelationshipbetweenthethreevariablefactorsandthebackflowlengthandflowvelocityofthedamisobtainedbysimulatedregressionforreferenceinsubsequentexperiments.关键词：FLUENT;三维流场;丁坝流场Keywords：FLUENT;3Dflowfield;groyneflowfield：TV863;TV135文献标识码：A：1006-4311（2019）26-0218-041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。本研究在上下游流量误差低于1%即认为已到收敛需求。2.1.3网格设计本文在绘制完渠道模型后，首先对模型打上格网，为加强底床部分模拟的精确性，在底床的位置上特别加密，在丁坝周围再做局部细化网格。最后利用歪斜度大小来判断网格质量好坏，如果网格质量太差则进行修正补强，歪斜度越大表示网格扭曲程度较强烈，在计算质量上较容易出问题，大于0.95模式会无法计算使用，所以要确认是否在0.95以下，慢慢修正将网格修至0.90以下。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---2.1.4边界条件设定在计算流场时，所有边界均须给定边界条件，在本研究中渠道水流由左至右流动，分别指定空气与水两个单独速度进口，由于自由液面会随时间变动，所以空气层的部分让液面可以上下变动。另一方面为了避免上层空气产生回流产生不稳定，所以空气进口速度与水的进口速度相同。在计算上为了避免空气产生的剪应力影响模式运算，上部边界设定为对称边界，其物理意义为此边界上法线速度分量及变量的梯度均为零，下游出口采用自由出流，并不另外设定出口，水与空气比例，由模式循序运算，而其他固体边界则采用不可滑动边界条件。2.1.5自由液面设定本研究模拟包含水与空气，因此采用多相流模式，但上部空气层厚度对于整体流场有较大影响，所以在设定入流时须将空气层深度设定大到足以避免上部边界压力效应的产生，如空气层厚度太小，会使得水流区域受到上部边界压力压迫使得自由液面模拟产生误差，当起始深度比在1/3或者更大時，上部边界效应就可不计。因此，本研究将起始深度设定比为1，以防止上部边界效应影响。2.1.6数值模拟设定流程①前处理部分。Geometry绘制模型;mesh产生网格;设定边界条件;输出三维网格资料。②FLUENT部分。读入网格。设置重力加速度，方向为负Z方向，并设置空气密度为工作流密度在初始水面上。选择...