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    188宝金博页面版: 苏州河河口水闸垂直二维流动精细数值模拟

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    内容提示： 第 !" 卷增刊第 # 期&’()!" *+,,(-.-/0 1’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展3 9-6:/’(’;< ’= >50-? @-7’+?6-7!$$" 年 % 月2,?) !$$"2345/6-7 8/ *68-/6- 5/!作者简介： 王本龙 （#A"" —），男，黑龙江鸡西人，讲师，博士，从事水波动力学研究。 BC.58(： D-/(’/;E5/;F7G0+) -3+) 6/苏州河河口水闸垂直二维流动精细数值模拟王本龙#，何刚强!，王瑟澜H，刘桦#（# ) 上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院，上海!$$$H$； !) 上海市水务工程设计研究院，上...

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    第 !" 卷增刊第 # 期&’()!" *+,,(-.-/0 1’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展3 9-6:/’(’;< ’= >50-? @-7’+?6-7!$$" 年 % 月2,?) !$$"2345/6-7 8/ *68-/6- 5/!作者简介： 王本龙 （#A"" —），男，黑龙江鸡西人，讲师，博士，从事水波动力学研究。 BC.58(： D-/(’/;E5/;F7G0+) -3+) 6/苏州河河口水闸垂直二维流动精细数值模拟王本龙#，何刚强!，王瑟澜H，刘桦#（# ) 上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院，上海!$$$H$； !) 上海市水务工程设计研究院，上海!$$$IH；H) 上海市苏州河综合整治建设有限公司，上海!$$$$!）摘要： 应用 JKLB19 对苏州 河河口 水闸的溢顶流动过程进行了 数值模拟。 计算结果表明， 对正向挡水工况， 闸门门顶较高时， 过流流量较。 对下游床面冲击作用 弱。 当 苏州 河外侧水位为低水位时，形成的回流区中心较低， 形成较大的床面流速， 对底面护坦的冲击较强。 与 正向挡内 河水工况相比， 反向挡潮时， 溢顶水流对内 河侧河床的冲刷较弱。 当 内 河侧水位降低时， 溢流对床面的冲刷作用 增强。 正向挡水工况时， 作用 在水闸上的力矩为正值 （ 顺时针方向）， 反向挡潮时， 作用 在水闸上的力矩为负 值 （ 逆时针方向）。关键词： 苏州 河河口 水闸； 溢顶流； 垂直二维模型； &MJ； 数值模拟文献标识码： 2中图分类号： 9&II文章编号：#$$I!"I%" （!$$"）*#!$$%N!$%苏州河河口水闸工程位于上海市金山路苏州河河口，是上海市水利工程建设总体规划的重要组成部分。 由于工程区位于苏州河河口，与黄浦江相连，属感潮河段，所以完全可以采取工程措施，依据潮位变化规律，实现苏州河的调水要求。 建设具有双向挡水功能的苏州河水闸将是一种科学、 可行的工程方案。 建成后的苏州河河口水闸既可为提高苏州河水位、改善水质和景观提供有效的服务，又可在发生内涝时，从闸门顶上排泄苏州河河水， 降低市区 （特别是苏州河沿岸）的防汛压力。水闸宽 #$$.， 其边墩、 底板均为预制的沉箱结构，钢板桩防渗， 基础为预制打入桩， 门型为液压水下卧倒门。 不同运行工况下， 苏州河水闸的局部流动属复杂流动的范畴，如在正向挡水过流跌水时，不仅要考虑自 由水面的影响， 而且还出 现掺气现象。深入认识典型运行工况下水闸附近的复杂流态、 护坦近底部的最大流速及闸门上水动力载荷的分布规律，对工程设计具有重要的意义。随着计算流体力学技术的不断发展， 应用 OJP技术解决实际工程问题已得到广泛的关注。 例如，在 JKLB19 平台上， 周勤俊等［#］和张九山等［!］进行了二次开发，建立了数值波浪水槽，用于研究波浪与海堤的相互作用问题。本项目采用基于 @21* 方程和湍流模型的流动精细数值模拟技术 （JKLB19 商业化软件）进行系统的计算分析，为苏州河水闸工程的设计提供科学依据。!基本方程&MJ 模型是应用于欧拉网格系跟踪自由表面常用的技术。 在该模型中连续方程由描述 &MJ 输运的方程代替："! !""# !?#! ! $ $（#）$!! $ #! ! $ #（!）式中：! !表征 &MJ 函数；下标 # 代表空气， 下标 ! 代表水，例如"#Q # R!!S T;U.H，"!Q AAN T;U.H。 每一个有限体内的密度由式 （H）计算："$! !"!#（# %! !）"#（H）在整个计算域动量方程可表达为"""（"!） # #? （"!!） $% #& # #? ［#（#! # #!9）］ #""包含两种流体的控制体边界通量的计算是决定 &MJ（%）模型的一个关键因素， 这里采用几何重建方法。 该方法假定在界面网格内分界面是线性函数， 通过守恒关系确定该线性函数的方程，然后计算边界通量。在湍流数值模拟中有许多种湍流模型可供选择， 如 2,5(5?0C2((.5?57 模 型、 ’($ 模 型、 ’(% 模 型、?N%?水利水电科技进展， !$$"， !" （ *#）)*+： $!S!NH"NIHHS,(-./+： 01F 223 4 *53 4 672""&： 88’’9 4 223 4 *53 4 67

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