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异重流运移之水槽试验与数值模拟-TaiwanWaterConservancy
臺灣水利 第 58 卷 第 4 期 Journal of Taiwan Water Conservancy
民國 99年 12 月出版 Vol. 58, No. 4, December 2010
異 重 流 運 移 之 水 槽 試 驗 與 數 值 模 擬
Experiment and Simulation for the Movement of Density Current
in a Flume
李 豐 佐 賴 進 松* 譚 義 績
ONG UO EE IHN UNG AI IH HI AN
F -Z L J -S L Y -C T
國立臺灣大學生物環境系統工程學系 國立臺灣大學水工試驗所研究員暨 國立臺灣大學生物環境系統工程學系
博士生 生物環境系統工程學系兼任教授 教授
李 隆 正 林 永 峻
LUNG-CHENG LEE ONG UN IN
Y -J L
國家高速網路與計算中心 國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心
副研究員 助理研究員
摘 要
本研究利用計算流體力學模擬模式(CFX),以及水槽試驗的試驗結果,模擬異重流於
試驗水槽中的運移過程,其中包含異重流頭部與本體的運移、異重流沿著下游尾水板爬升
與異重流正湧波的形成;在不考慮泥砂與清水間之動量交換條件下,採用代數滑移數值方
法(Algebraic Slip Model,ASM)來模擬異重流濃度與速度隨著時間的變化,以及異重流正
湧波的沿程運移。本研究採用高嶺土試驗與鹽水試驗所量測的數據,進行數值模式的檢定
驗證與適用性探討。並將檢定驗證完成的參數與數值方法,作為模擬鹽水異重流受到下游
尾水板傾斜角90度與45度影響的依據。由模擬結果可知,模式模擬高嶺土異重流與鹽水
異重流受到下游尾水板傾斜角90度的影響前,到達下游尾水板前的沿程速度剖面與濃度剖
面,其相對誤差約為5%,而受到下游尾水板傾斜角90度的影響後,異重流正湧波波速相對
誤差則約為10%;模擬鹽水異重流受到下游尾水板傾斜角45度的應用例時,除了異重流平
均爬升速度約有6.98%的相對誤差、異重流爬升高度有約5.94%的相對誤差,以及異重流正
湧波的模擬速度有約6%的相對誤差外,CFX模式模擬的異重流頭速、異重流厚度及異重流
正湧波厚度平均相對誤差皆小於5%,因此,經由試驗案例的模擬分析,採用CFX模式中的
ASM數值方法求解異重流各試驗案例,其模擬結果相當符合試驗值。
關鍵詞 :CFX,異重流,ASM,正湧波。
ABSTRACT
Using laboratory data conducted in a flume, the CFX, fluid simulation software, was
employed to simulate the density current movement. Algebraic Slip Model (ASM) scheme of
*通訊作者,台灣大學水工試驗所研究員暨生物環境系統工程學系兼任教授, 台北市大安區羅斯福路 段號,
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