基于格子Boltzmann方法的三维溃坝数值模拟

• 作者: 邵晨 黄剑峰
• 来源期刊: 中国农村水利水电
• 关键词: 格子Boltzmann方法 全溃坝 局部溃坝 大涡模拟 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 水环境与水生态
• 页码范围: 1-8
• 页数: 8页
• 分类号: TV122
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-2284.2021.09.001

摘要

为了模拟溃坝水流的流动过程,在基于格子Boltzmann方法(LBM)的基础上采用壁面适应局部涡流黏度的大涡模拟模型,引入自由滑移法处理固壁边界条件,模拟瞬时全溃坝以及瞬时局部溃坝水流的流动过程,并就瞬时全溃坝时两种消能坎的消能效果进行比较.数值模拟结果表明:基于LBM方法的数值模拟方法可以准确模拟瞬时全溃坝水流演进过程中流体自由表面的流动情况以及速度变化规律;瞬时局部溃坝在0.38 s到达障碍物时障碍物周围水深爬高后绕障碍物流动,水流对障碍物的作用力体现了水流流动的不稳定性;溃坝时在坝前设障碍物可以明显观察到液体撞击障碍物后的飞溅程度和形成的水舌,通过两种不同消能坎下流体撞击壁面后产生的压强可以判断有孔障碍物的消能能力更好,水流对无孔障碍物作用力更大.研究结果可为进一步研究LBM方法与VOF法相结合捕捉流体自由面变形及飞溅提供参考.