【摘 要】
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光滑质点水动力学法（Smooth Partical Hydraulics,SPH）是一种近年来发展比较迅速的无网格数值模拟方法,在处理自由表面流方面具有优势。在以往的SPH算法中加入一定的湍流模型可以优化算法,考虑研究自由表面流问题中湍流所带来的影响,可以提高数值模拟结果的计算精度。本文首先介绍了SPH方法的基本原理和控制方法,其次,在δ-SPH算法的基础上对δ-LES-SPH算法和k-ε-SPH
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光滑质点水动力学法（Smooth Partical Hydraulics,SPH）是一种近年来发展比较迅速的无网格数值模拟方法,在处理自由表面流方面具有优势。在以往的SPH算法中加入一定的湍流模型可以优化算法,考虑研究自由表面流问题中湍流所带来的影响,可以提高数值模拟结果的计算精度。本文首先介绍了SPH方法的基本原理和控制方法,其次,在δ-SPH算法的基础上对δ-LES-SPH算法和k-ε-SPH算法进行二次代码开发。在实现δ-LES-SPH算法和k-ε-SPH算法之后,又将δ-LES-SPH算法应用于宽顶堰的数值模拟,并对堰顶上各监测点以及监测断面处的流速分布与压强分布进行详细的分析;将δ-LES-SPH算法应用于具有障碍物溃坝的数值模拟中,并对沿程的水深变化以及监测点处的压力变化等做出了细致的数据分析;将δ-LES-SPH算法应用于水轮的数值模拟中,并对流态、速度和δ值的云图做出了详细分析;又对δ-LESSPH算法进一步开发,实现了低密度差两相流的δ-LES-SPH算法,通过数值模拟结果对流态分析,得出该算法在低密度差两相流中有较好的稳定性和可靠性。最后,将δ-LES-SPH算法应用于台阶式溢洪道的数值模拟中,并对台阶上水流的流态、沿程水深变化、流量变化和消能率的变化规律,做出了详尽的分析,31阶和26阶的消能率分别达到了75.89%和74.72%;将δ-LES-SPH算法应用于三角形底板上水跃的数值模拟中,并在三个不同的闸后流量下,分析了水跃的平均自由水面线,并得出了相应的消能率,分别为65.34%、66.9%和70.84%。
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