基于FLUENT的渗流场数值模拟分析.PDF

　西安理工大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１１）Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．３　 ３１７ 　　文章编号：１００６４７１０（２０１１）０３０３１７０４ 基于ＦＬＵＥＮＴ的渗流场数值模拟分析 １ １，２ １ １，３ 李国栋 ，哈岸英 ，钟小彦 ，陈刚 （１．西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安７１００４８； ２．宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司，宁夏 银川７５０００４；３．安康学院，陕西 安康７２５０００） 摘要：传统上渗流问题的模拟都是求解渗透水头的拉普拉斯方程，为了利用ＣＦＤ软件强大的计算 及前后处理功能，通过在一般流体力学控制方程基础上增加渗透阻力的办法，以源项的形式导入 ＦＬＵＥＮＴ软件的求解器中实现了对渗流的数值模拟，并采用求解自由面的ＶＯＦ法进行浸润面的计 算。地下河槽及矩形土坝两个算例表明，无论对于渗流量、浸润面还是溢出点，计算结果与解析分 析及实验数据高度吻合，表明本研究方法精确可靠，为研究渗流问题提供了新的途径。 关键词：渗流；ＦＬＵＥＮＴ；浸润面；ＶＯＦ法 中图分类号：ＴＵ４３　　　文献标志码：Ａ  ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｅｅｐａｇｅＦｉｅｌｄＢａｓｅｄｏｎＦＬＵＥＮＴ ． １ １，２ １ １，３ ＬＩＧｕｏｄｏｎｇ，ＨＡＡｎｙｉｎｇ ，ＺＨＯＮＧＸｉａｏｙａｎ，ＣＨＥＮＧａｎｇ （１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ；２．ＮｉｎｇｘｉａＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｕｒｖｅｙＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣｏｏｐｅｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｙｉｎｃｈｕａｎｇ７５０００４，Ｃｈｉｎａ；３．ＡｎｋａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｎｋａｎｇ７２５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｅｅｐａｇｅｆｌｏｗｉｓｔｏｓｅｅｋｆｏｒｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆＬａｐｌａｃｅｅｑｕａｔｉｏｎｔｏ ｔｈｅｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｈｅａｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｕｓｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｆｕｌｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｄｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｐｏｓｔｐｒｏ ｃｅｓｓｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅ，ｂｙａｄｄｉｎｇｔｈｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｒｍｓ，ｓｅｒｖｅｄａｓａｓｏｕｒｃｅｔｅｒｍｓｏｆ ｍｏｍｅｎｔ，ｔｏｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓ，ｗｅａｃｈｉｅｖｅｄｓｅｅｐａｇｅｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＦＬＵＥＮＴ ｓｏｆｔｗａｒｅ．ＴｈｅｗｅｔｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｅｅｐａｇｅｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＶＯＦ（Ｖｏｌｕｍｅｏｆｆｌｕｉｄ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｗｏｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｈａｎｎｅｌａｎｄｓｑｕａｒｅ ｓｈａｐｅｄａｍｓｈｏｗｓｔｈａｔｃａｌｃｕｌａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅｃｕｒｒｅｎｔ，ｆｒｅｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄ ｏｖｅｒｆｌｏｗｌｏｃａｔｉｏｎａｇｒｅｅｄｖｅｒｙｗｅｌｌｗｉｔｈａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｖｉｓ ｔａｆｏｒｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｆｌｏｗｒｅｓｅａｒｃｈ．