三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟

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三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟

王昆, 金生, 马志强, 高述峰

文章导航 > 水科学进展 > 2009 > 20(4): 490-494

王昆, 金生, 马志强, 高述峰. 三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟[J]. 水科学进展, 2009, 20(4): 490-494.

引用本文:

王昆, 金生, 马志强, 高述峰. 三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟[J]. 水科学进展, 2009, 20(4): 490-494.

WANG Kun, JIN Sheng, MA Zhi-qiang, GAO Shu-feng. 3D numerical simulation of free surface flow on tri-prism grids[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(4): 490-494.

Citation:

WANG Kun, JIN Sheng, MA Zhi-qiang, GAO Shu-feng. 3D numerical simulation of free surface flow on tri-prism grids[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(4): 490-494.

三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟

王昆^1,2,
金生^1,2,
马志强^1,2,
高述峰^1,2

1.
港口海岸及近海工程国家重点实验室, 辽宁, 大连, 116024;
2.
大连理工大学土木水利学院, 辽宁, 大连, 116024

作者简介:
王昆(1979- ),女,辽宁大连人,博士研究究生,主要从事计算水力学研究.E-mail:wangkun100@eyou.com

中图分类号: TV131.4

3D numerical simulation of free surface flow on tri-prism grids

1.
State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian 116024, China;
2.
Department of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

摘要: 为了模拟自由表面流动问题,建立了基于三棱柱形网格的三维Navier-Stokes方程的半隐式动压离散模型。出流边界采用在动量方程右端附加线性衰减项的海绵层处理方式来消减波能。引入k-ε双方程紊流模型求解涡黏性系数,使方程达到封闭。用规则周期波通过淹没障碍物的传播变形和复合明渠流动算例,验证了当遇到短波高频问题时,所述模型模拟结果与测量值吻合良好,体现了模型的精确性和有效性。
- 三棱柱形网格 /
- 自由表面流 /
- Navier-Stokes方程 /
- k-ε紊流模型
Abstract: In order to simulate the free surface flow problem,a 3D Navier-Stokes equation based on the tri-prism grid is established,which has the hydrodynamic pressure model and the semi-implicit numerical discrete format. At the outflow boundary,we add the linear attenuation terms of sponge layer processing to the right-hand of the momentum equations to reduce the wave energy.We use the k-ε turbulent equation to solve the eddy viscosity coefficient in order to close the model. The numerical tests include the simulation of regular period wave propagation over a bar and the compound open channel situation. While tackling the short-wave high frequency problem,we found that the results are in good agreement with the analytic solutions or the measured values,which shows the accuracy and validity of this model.
- tri-prism grid /
- free surface flow /
- Navier-Stokes equation /
- k-εturbulence model

[1]	张瑞瑾.三维潮流数值模型及其应用[D].大连:大连理工大学,2002.(ZHANG Run-jin.ThreE-dimensional tidal flow numerical simulate and application[D].Dalian:Dalian University of Technology,2002.(in Chinese))
[2]	董壮,龚政,韩青.改进σ坐标下的三维水流传质数学模型[J].水科学进展,2007,18(5):717-724.(DONG Zhuang,GONG Zheng,HAN Qing.3D flow and matter transport model for improved σ-coordinate system[J].Advances in Water Science,2007,18(5):717-724.(in Chinese))
[3]	PARK J C,KIM M H,MIYATA H.Fully non-linear freE-surface simulations by a 3D viscous numerical wave tank[J].International Journal for Numerical Methods in Fluids,1999,29(6):685-703.
[4]	袁丽蓉,沈永明,郑永红.用VOF方法模拟静止浅水环境中的垂向紊动射流[J].水科学进展,2004,15(5):566-570.(YUAN Li-rong,SHEN Yong-ming,ZHENG Yong-hong.Simulation of a vertical turbulent jet discharged from the bottom of static shallow water the VOF method[J].Advances in Water Science,2004,15(5):566-570.(in Chinese))
[5]	HODGES B R,STREET RL.On simulation of turbulent nonlinear freE-surface flows[J].Journal of Computational Physics,1999,151(2):425-457.
[6]	CASULLI V,CHENG R T.Semi-implicit finite difference methods for threE-dimensional shallow water flow[J].International Journal for Numerical Methods in Fluids,1992,15(6):629-648.
[7]	CASULLI V,WALTERS R A.An unstructured grid,threE-dimensional model based on the shallow water equations[J].Int Journal for Numerical Methods in Fluids,2000,32(3):331-348.
[8]	沙海飞,吴时强,陈振文.泄洪洞整体三维紊流数值模拟[J].水科学进展,2006,17(4):507-511.(SHA Hai-fei,WU Shi-qiang,CHEN Zhen-wen.3D numerical simulation for spillway tunnel[J].Advances in Water Science,2006,17(4):507-511.(in Chinese))
[9]	REBAY S.Efficient unstructured mesh generation by means of delaunay triangulation and Bowyer-Watson algorithm[J].Journal of Computational Physics,1993,106(1):125-138.
[10]	AI Cong-fang,JIN Sheng.ThreE-dimensional non-hydrostatic model for freE-surface flows with unstructured grid[J].Journal of Hydrodynamics,2008,20(1):108-116.
[11]	CASULLI V.A semi-implicit finite difference method for non-hydrostatic,freE-surface flows[J].International Journal for Numerical Methods in Fluids,1999,30(4):425-440.
[12]	MAYER R W.Velocity and discharge in compound channels[J].Journal of Hydraulic Engineering,1987,113(6):753-766.

[1]	赵潜宜, 刘士和, 廖伟坚. 明渠恒定紊流的总流控制方程与能量损失特性 . 水科学进展, 2020, 31(2): 270-277. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.02.013
[2]	曹列凯, 白若男, 钟强, 李丹勋, 王兴奎. 基于图像测速的薄壁堰流表面流场测量方法 . 水科学进展, 2017, 28(4): 598-604. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.014
[3]	周建中, 张华杰, 毕胜, 严凡, 赵越. 自适应网格在复杂地形浅水方程求解中的应用 . 水科学进展, 2013, 24(6): 861-868.
[4]	窦智, 周志芳, 李兆峰. 多孔介质油水两相k~s~p关系数学模型的实验研究 . 水科学进展, 2012, 23(2): 206-213. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.018
[5]	王蕾, 田富强, 胡和平. 基于不规则三角形网格和有限体积法的物理性流域水文模型 . 水科学进展, 2010, 21(6): 733-741.
[6]	李明昌, 梁书秀, 孙昭晨. 海域潮汐模型开边界反演优化方法初探——以K₁分潮振幅为例 . 水科学进展, 2009, 20(1): 129-134.
[7]	徐亚洲, 李杰. 风浪相互作用的Stokes模型 . 水科学进展, 2009, 20(2): 281-286.
[8]	鲁俊, 王玲玲. 几种紊流模型在底坎紊流分离流计算中的对比 . 水科学进展, 2009, 20(2): 255-260.
[9]	郑桂兰, 王媛, 裴利华. 三维非恒定渗流自由面边界积分项的高精度数值积分 . 水科学进展, 2008, 19(1): 123-128.
[10]	潘存鸿. 三角形网格下求解二维浅水方程的和谐Godunov格式 . 水科学进展, 2007, 18(2): 204-209.
[11]	赖锡军, 曲卓杰, 周杰, 申满斌. 非结构网格上的三维浅水流动数值模型 . 水科学进展, 2006, 17(5): 693-699.
[12]	张立翔, 郭亚昆. 流体-结构相互作用下用微分求积法求弹性板上的动水压力场 . 水科学进展, 2006, 17(6): 767-773.
[13]	沙海飞, 吴时强, 陈振文. 泄洪洞整体三维紊流数值模拟 . 水科学进展, 2006, 17(4): 507-511.
[14]	薛强, 冯夏庭, 梁冰, 刘建军. 水气两相流系统K-S-P模型参数反演的最优估计 . 水科学进展, 2005, 16(4): 488-493.
[15]	戴会超, 魏文礼. 曲线坐标系二维带自由表面强紊动水流数值模拟 . 水科学进展, 2004, 15(6): 728-734.
[16]	奚成刚, 陈家军, 许兆义. 水气二相流方程的一种离散数值解法 . 水科学进展, 2002, 13(3): 287-291.
[17]	王如云, 邱建贤, 戴嘉尊, 赵宁. 交错网格下的浅水方程高分辨Gauss型格式 . 水科学进展, 2002, 13(4): 403-408.
[18]	杨永森, 杨永全. 自由跌流的水力特性 . 水科学进展, 2000, 11(2): 148-152.
[19]	陆永军, 袁美琦. 潮汐河口二维动床紊流模型 . 水科学进展, 1998, 9(2): 151-158.
[20]	彭文启, 李炜. 三维N-S方程混合有限分析多重网格方法 . 水科学进展, 1997, 8(1): 11-15.

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三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟

1. 港口海岸及近海工程国家重点实验室, 辽宁, 大连, 116024;

2. 大连理工大学土木水利学院, 辽宁, 大连, 116024

作者简介:
王昆(1979- ),女,辽宁大连人,博士研究究生,主要从事计算水力学研究.E-mail:wangkun100@eyou.com

收稿日期: 2008-07-29
刊出日期: 2009-07-25

中图分类号: TV131.4

关键词:

三棱柱形网格 /

自由表面流 /

Navier-Stokes方程 /

k-ε紊流模型

摘要: 为了模拟自由表面流动问题,建立了基于三棱柱形网格的三维Navier-Stokes方程的半隐式动压离散模型。出流边界采用在动量方程右端附加线性衰减项的海绵层处理方式来消减波能。引入k-ε双方程紊流模型求解涡黏性系数,使方程达到封闭。用规则周期波通过淹没障碍物的传播变形和复合明渠流动算例,验证了当遇到短波高频问题时,所述模型模拟结果与测量值吻合良好,体现了模型的精确性和有效性。

English Abstract

王昆, 金生, 马志强, 高述峰. 三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟[J]. 水科学进展, 2009, 20(4): 490-494.

引用本文:

王昆, 金生, 马志强, 高述峰. 三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟[J]. 水科学进展, 2009, 20(4): 490-494.

WANG Kun, JIN Sheng, MA Zhi-qiang, GAO Shu-feng. 3D numerical simulation of free surface flow on tri-prism grids[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(4): 490-494.

Citation:

WANG Kun, JIN Sheng, MA Zhi-qiang, GAO Shu-feng. 3D numerical simulation of free surface flow on tri-prism grids[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(4): 490-494.

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