紊流粗糙区的水头损失与流速成（紊流）

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1、4.1 二维突扩后台阶流动的计算 二维突扩后台阶流动是一种具有代表性的有回流的分离流动。

2、这种流动的紊流结构非常典型，其流动含有分离流、回流和再附着流，能否正确模拟这种流动成为验证紊流模型的重要标志。

3、本文对图2所示的突扩后台阶流动，在相同的条件下分别采用双时间尺度紊流模型(MTS)和修正的非线性双时间尺度紊流模型(NLMTS)，用有限体积法进行了数值模拟计算。

4、突扩管的突扩比为3∶2，HT为3.81cm，雷诺数为Re=4.5×104，计算长度为25倍的HT，计算网格采用了75×50的网格密度。

5、计算结果与试验资料[11]进行了比较。

6、图3为壁面压力系数，从图中可看出：在台阶后，NLMTS紊流模型的计算结果与实测的结果比较吻合，并优于MTS紊流模型的计算结果。

7、另外，回流的再附着长度也是检验模型的重要指标，MTS紊流模型计算的再附着长度为Xr=X/HT=7.4，NLMTS紊流模型计算的长度为Xr=X/HT=7.3，试验实测值Xr=X/HT=7.1.此外，对突扩比为2.105：1的后台阶的流动进行了计算，台阶高度为9.5mm,雷诺数为5500，计算的流速分布如图4所示。

8、计算的结果与激光流速仪所测的结果[12]进行了比较，其结果说明修正的双时间尺度紊流模型使计算结果有所改进。

9、4.2 泄洪洞进口流场的数值模拟 我们对某水利枢纽导流泄洪洞进口流厨行了数值模拟，第一作者曾对该导流泄洪洞进行了水力试验。

10、该泄洪洞由导流明渠、闸室段、渐变段、洞身段、出口扩散段、消力池及尾水等部分组成。

11、泄洪洞进口与导流明渠相接，进口段为压力短管型式，闸底高程592.0m，进口段高8m×12m检修平板闸门两扇，8m×10m弧形门两扇。

12、进水口为喇叭口，进口顶部曲线方程为X2/122+Y2/42=1，接1∶4切线，检修门槽后为1∶4的压板，底部水平。

13、试验中，一项主要的任务是确定泄洪隧洞进口段的压力。

14、其最不利工况为：单孔泄流，流量为1200m3/s，库水位为616.6m，闸门为全开。

15、由于库水位较高，泄洪洞进口淹没水深较深，为简化计算，计算中没有考虑导流明渠和检修门槽的影响。

16、计算中采用分块技术划分网格，水库用正规网格22×10×23，进口段采用贴体坐标，网格10×14×18.水库进口给定流速及其它物理参数。

17、出口为自由出流，压力按静水压强分布给定。

18、计算结果见图5和图6.。

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