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    188宝金博页面版: 苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟

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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： 吴卫 （#AB!—），女，上海人，副教授，硕士，从事河口及近海工程教学与研究。 CD.58(： EE+F7G0+) -3+) 6/苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟吴卫#，季永兴!，王瑟澜H，张景新#，刘桦#（# ) 上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院，上海!$$$H$； !) 上海市水务工程设计研究院，上海!$$...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：529 | 上传日期：2013-10-15 18:22:38 | 文档星级：
    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： 吴卫 （#AB!—），女，上海人，副教授，硕士，从事河口及近海工程教学与研究。 CD.58(： EE+F7G0+) -3+) 6/苏州河河口水闸平面二维水流数值模拟吴卫#，季永兴!，王瑟澜H，张景新#，刘桦#（# ) 上海交通大学船舶、海洋与建筑工程学院，上海!$$$H$； !) 上海市水务工程设计研究院，上海!$$$BH；H) 上海市苏州河综合整治建设有限公司，上海!$$$$!）摘要： 应用 基于浅水方程的平面二维水流数学模型模拟水闸方案实施前后工程区流场的变化， 为确定工程区的流场计算边界条件， 建立苏州 河和黄浦江流域的大模型和局部小模型， 并对这 ! 个模型进行率定。 计算了 包括 I#$$J# K$ 等 % 种方案下各控制点的潮位过程线和流速过程线， 以及控制断面的流量过程线， 比较了 不同 底板高程和不同 口 门 宽度对流场的影响。 计算结果表明 水闸 方案I#$$J# K$ 是可行的。关键词： 苏州 河水闸； 流。 平面二维水流； 数值模拟中图分类号： 9&BB； 9&#H# K%文献标识码： 2文章编号：#$$B!"B%" （!$$"）*#!$$L!!$%苏州河河口水闸工程位于金山路苏州河河口，是上海市水利工程建设总体规划的重要组成部分。由于工程区位于苏州河河口，与黄浦江相连，属感潮河段，可以采取工程措施依据潮位变化规律达到苏州河的调水要求。 建设具有双向挡水功能的苏州河水闸将是一种科学、 可行的工程方案。 建成后的苏州河河口水闸既可为提高苏州河水位、 改善水质和景观提供有效的服务， 又可在发生内涝时从闸门顶排泄苏州河河水，降低市区 （特别是苏州河沿岸） 的防汛压力。一般而言，带自由液面的地表水流动数学模型可分为基于圣维南方程的一维模型、基于水深积分方程的平面二维模型、基于侧向积分的剖面二维模型。 一维模型和二维模型的数学提法相对较简单，且在一定程度上能反映河口与海岸基本流动规律， 因此在 !$世纪七八十年代得到了广泛的研究和应用。 文献 ［#!H］曾对平面二维模型进行了很好的总结。 文献 ［%］对河口与海岸三维潮流数学模型进行了总结。 本文将应用基于浅水方程的平面二维水流数学模型，模拟水闸方案实施前后工程区流场的变化。!平面二维水流数学模型的建立!"!基本考虑湖泊、 河口与近海等地表水运动数值模拟一般采用浅水方程， 该方程的推导基于以下基本假定："计算域的水平尺度远大于垂直尺度， 这意味着垂向的动量方程退化为静压关系， 可以认为垂向的加速度与重力加速度相比可以忽略， 即满足所谓的浅水假定。 #底部边界采用可滑移边界条件。 $采用雷诺平均的 1D* 方程， 其中的雷诺应力与雷诺平均流量通过湍流闭合模式相联系。 %垂向涡黏性系数通过 !"!湍流模式来确定， 水平向 涡黏性系数由*.5;’?8/7M< 亚格子模型计算得到。 &湍流的动能和能量耗散在自由面和底部边界上， 满足对数分布规律。 ’涡黏性是各向异性的，一般而言，水平向涡黏性系数远大于垂向涡黏性系数。 (对于大尺度的流动模拟，忽略侧壁闭边界上的切向剪应力，即可自由滑移。 )动边界的处理采用干湿判别法。 *壁边界和底部边界为不可渗透边界。 +采用曲线坐标系，以提供模型处理实际工程问题的能力。 苏州河河口水闸数学模型的详细说明见文献 ［%!B］。!"#计算模型的建立为了模拟闸门、桥墩等水工结构物的影响，计算网格应具有足够的空间分辨率。 对于大区域流场的数值计算，随着网格尺度的减。扑愎ぷ髁肯灾黾。 对于本工程，前文建立的三维模型［%!B］退化至平面二维，本文选取了 ! 个计算模型，大模型包括吴淞口至米市渡的黄浦江河段以及苏州河， 见图 #； 小模型选取苏州河附近的黄浦江河段， 见图 !。 大模型的吴淞口和米市渡开边界均采用实测水位边界， 苏?!L?水利水电科技进展， !$$"， !" （ *#）#$%： $!L!NH"NBHHL&"’()%： *+F ,,- . $/- . 01,223： 44!!5 . ,,- . $/- . 01

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