水閘非線性水動力學建模與數值模擬方法研究

姜 燕,吳美玲,金敏嬌

(寧波弘泰水利信息科技有限公司,浙江 寧波 315000 )

0 引言

水閘非線性水動力學建模與數值模擬方法研究在實際工程和水資源管理中具有重要的意義[1-2]。許多水利工程中涉及水閘的設計和運行,而水閘門的開啟與關閉過程往往涉及復雜的水動力學現象,室內試驗很難捕捉其動力學特征,尤其是在涉及高寬比流動的情況下。因此,探討水閘非線性水動力學行為,并開發相應的數值模擬方法,可以更好地理解和預測水閘開啟和關閉時的水動力情況[3-4]。然而,當前國內學者大多通過常規的連續性數值方法對水閘的水動力特性進行研究。付志坤等[5]借助ANSYS Workbench分析系統,以數理模擬計算分析的方式,對泄水閘室靜冰溫度梯度進行多參量數理模擬計算分析,探究泄水閘室冰層的靜冰壓力分布狀態和規律;代彬等[6]為提高閘門流量建模精度,引入先進的可實現k-epsilon模型,對某沉水閘下游流場進行建模;何平[7]以某水閘為例,采用ABAQUS有限元軟件,對樁基礎水閘在不同工況下的滲流進行了數值模擬;張延等[8]基于某斜水閘側壁工程實例,在對水閘側壁傾斜工況模擬方案進行對比分析的基礎上,結合相關有限元分析軟件進行數值模擬分析,逐步實施一套斜流導向卸荷反壓導向方案。以上結果大多是通過連續性方程計算而得到。然而,在許多實際情況中,水閘門的開啟和關閉會引發水流的非線性響應,這可能包括液體躍變、湍流渦旋、湍流耗散等復雜現象,常規方法無法捕捉這一動力學特征?！?br>