圆角宽顶堰上涡旋流的结构
流体动力学
2023-05-03 v2 地球物理
摘要
采用脱体涡模拟 (DES) 与大涡模拟 (LES) 研究圆角宽顶堰上的湍流流动，着重关注相干涡结构与自由液面的相互作用。为建立并验证计算模型，在实验室水槽中使用圆角比为 R/P=0.15 的中度圆角宽顶堰进行实验研究，其中 R 为上游堰头半径，P 为堰高。模拟的平均流速、雷诺应力与自由液面剖面与实验测量吻合良好。基于 Lamb 向量散度的无量纲形式很好地捕捉了堰顶边界层的空间变化。算得堰上边界层形状因子介于 0.76 与 0.92 之间。源于渠底的人字涡系在堰顶入口处与自由液面相互作用，引起自由液面波动。以作用于堰上的涡致力的功率谱密度 (PSD) 考察流动的非定常特性。发现自由液面边界层由波动处发展至堰顶壁面边界层。不同雷诺数下的模拟揭示，在堰上游设置人工水池显著改变涡结构，并按所提波动指数使波动效应降低 86%。
引用
@article{arxiv.2302.13889,
title = {The structure of vortical flow over a rounded broad-crested weir},
author = {M. Anil Kizilaslan and Elif Deniz Atlas and Huseyin Yaban and Ender Demirel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.13889},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 20 figures and 4 tables