[发明专利]一种数值模拟跌流水舌的方法

权利要求书

1.一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

（1）建立溢流堰模型然后剖分结构性网格并设置边界条件；

（2）建立跌流水舌迭代计算模型，其包括建立紊流方程、两相流模型、初始条件和松弛因子；

（3）建立数值模拟结果处理模型，其包括设置颜色条参数、水体积分数和两相显示参数。

2.根据权利要求1所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述溢流堰模型包括四方体的溢流堰区域（12）以及与溢流堰区域（12）竖直且上部连通的四方体的水舌区域（13），所述溢流堰区域（12）的堰顶为水平；溢流堰区域（12）和水舌区域（13）的连通部分为交接面（6）；

所述溢流堰区域（12）包括分别位于该四方体区域前后两侧面的交接面（6）和进口（1），分别位于左右两侧面的溢流堰区域左侧面（2）和溢流堰区域右侧面（3）以及位于上下端面的溢流堰区域顶面（4）和堰顶（5）；所述水舌区域（13）包括分别位于该四方体区域前后两侧面的水舌区域前侧面（8）以及交接面（6）、位于交接面（6）下方的堰体（7），分别位于左右两侧面的水舌区域左侧面（9）、水舌区域右侧面（10）以及位于上下两端面的水舌区域顶面（14）和出口（11）。

3.根据权利要求2所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：步骤（1）中，边界条件的设置方法为：

所述进口（1）设置为流速入口或流量入口；所述溢流堰区域左侧面（2）、溢流堰区域右侧面（3）、堰顶（5）、堰体（7）设置为墙、所述溢流堰区域顶面（4）、水舌区域前侧面（8）、水舌区域左侧面（9）、水舌区域右侧面（10）设置为压力出口，所述交接面（6）设置为内部面。

4.根据权利要求2所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：所述溢流堰区域（12）的高度（D）的值大于按照堰流公式计算得到H的值，所述堰流公式为：

，

Q为水流量；b为堰宽即堰体（7）的宽度（F）；g为重力加速度；H为堰上水头；m为堰流系数，h为堰体（7）的高度（C），

根据预设定的水舌流量Q可以算出H值，进一步设定高度D的值；

所述水舌区域（13）的长度（E）为按照下列计算公式得到L的值设置，

m为堰流系数；h为堰体（7）的高度（C）；H为堰上水头，根据预设定的水舌流量Q可以算出H值。

5.根据权利要求1所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述松弛因子包括压强、密度、体力、动量、紊动能、紊动耗散率、紊流粘度，其值依次设置为0.0~0.3、0.0~1.0、0.0~1.0、0.0~0.7、0.0~0.8、0.0~0.8、0.0~1.0。

6.根据权利要求1所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述紊流方程为紊流k-ε模型；所述两相流模型为Volume of Fluid模型或Mixture模型或Eulerian模型，并设置水为第一相、空气为第二相。

7.根据权利要求1所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述初始条件设置为将流速设为进口1流速或流量、水体积分数设置为0、空气体积分数设置为1、温度设置为298~300 K、紊动能和紊动能耗散率根据k方程和ε方程计算。

8.根据权利要求1所述的一种数值模拟跌流水舌的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述颜色条参数设置为0.0~1.0，颜色条数设置为2.0~40.0；

步骤（3）中，所述水体积分数设置为0.1~1.0，所述两相显示参数设置为水和空气。