Page 55 - 2024年第55卷第3期

图 １ 侧式进?出水口体型（单位：ｍ）

３ 研究方法

３．１ 控制方程及求解方法
时均化连续性方程：
 ｕ
ｉ
＝ ０ （１）
 ｘ ｉ
雷诺方程：
 ｕ  ｕ ｉ １ 珋 １   ｕ ｉ
ｐ
ｉ
＋ ｕ ＝－ ＋ （ μ － ρ ｕ′ｕ′） ＋ ｆ （２）
 ｔ ｊ  ｘ ｊ ρ ｘ ρ ｘ  ｘ ｉ ｊ ｉ
ｊ
ｉ
ｊ
ｐ为
式中：ｕ和ｕ为 速 度 时 均 量；ｔ为 时 间 项；ρ为 流 体 密 度； 珋 压 强 时 均 量；ｕ′和 ｕ′为 速 度 脉 动 量；
ｉ ｊ ｉ ｊ
－ ρ ｕ′ｕ′为雷诺应力；ｆ为作用于单位质量水体的体积力。
ｉ ｊ ｉ
由于上述方程组存在雷诺应力项，需要封闭进而求解，因此引入湍流模型。ＲＳＭ湍流模型针对雷
诺应力构造输运方程，该模型较严格地考虑了旋转流动及流动方向表面曲率变化的影响，能较好地模
拟三维扩散流动 ［２８ － ２９］ ，因此选取 ＲＳＭ湍流模型对上述方程组进行封闭，ＲＳＭ 模型的输运方程、湍动
能和耗散率方程详见文献［ １０］。
控制方程解法采用有限体积法，空间离散采用二阶迎风格式，压力与速度耦合求解采用 ＳＩＭＰＬＥ
算法。
３．２ 数学模型建立 为专门研究扩散段顶板扩张角对拦污栅断面流速分布的影响，避免其他边界对其
产生影响，在上述进?出水口基础上，隧洞设为水平，库区范围取明渠两侧对称。计算区域包括库区、
明渠、进?出水口和隧洞，库区横向宽度 ４Ｂ（Ｂ为进?出水口宽度）、纵向长度 ３Ｃ（Ｃ为明渠长度）范围；
隧洞长度取距离渐变段 ２０Ｄ（Ｄ为隧洞直径）。出流时，水流由隧洞经进?出水口流出至库区。进流时，
水流由水库流进进?出水口至隧洞。库区边界依据水库水位按静水压强给出，隧洞断面边界依据流量按平
均流速给出。固壁边界采用无滑移条件。整个模型采用结构化六面体网格，网格总数约 １５００万，进?出
水口附近网格尺寸 ０．２ｍ，其余部位网格尺寸 ０．３ｍ。计算区域及网格如图 ２所示。

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