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竖井式进/出水口工程尺度SPH方法模拟研究
文献摘要：
抽水蓄能电站是清洁能源体系的重要调节设施,进/出水口的水力特性直接影响抽水蓄能电站运维和收益.抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性的数值模拟多采用基于网格的欧拉方法,但由于弯管段体型突变,导致孔口区域流场计算精度下降.为了克服欧拉法网格畸变的不足,本文尝试无网格的拉格朗日光滑粒子流体动力学SPH方法对含弯管段的竖井式进/出水口水力特性进行工程尺度精细模拟.结果表明,通过GPU硬件加速,实现了工程尺度的千万级粒子数SPH模拟计算,结果精度较高;对比模型试验结果,发电/抽水工况下上水库至直管段水头损失系数模拟相对误差为15.79％和19.51％,孔口断面流速不均匀系数模拟相对误差为6.30％和3.20％;对比PIV测量结果,弯管段模拟结果一致性较高,但扩散段流动分离现象较明显;对比不包含弯管段的Fluent计算结果,导流锥附近无漩涡且孔口回流区域面积更小.研究发现,相较于欧拉法,SPH方法更清晰地模拟流动分离、二次流等复杂紊流现象,且在局部体型突变处模拟更贴近实际流动特征,具有较大模拟应用潜力.
文献关键词：
水力学;SPH方法;工程尺度;竖井式进/出水口;三维数值模拟
中图分类号：
作者姓名：
张晨;李天国;高学平
作者机构：
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300350
文献出处：
引用格式：
[1]张晨;李天国;高学平-.竖井式进/出水口工程尺度SPH方法模拟研究)[J].水力发电学报,2022(11):34-45
A类：
B类：
竖井,井式,出水口,工程尺度,SPH,抽水蓄能电站,清洁能源体系,水力特性,口水,弯管段,体型,孔口,口区,计算精度,欧拉法,法网,畸变,无网格,拉格朗日,日光,光滑粒子流体动力学,GPU,硬件加速,千万级,对比模型,模型试验,抽水工况,上水库,直管,水头损失系数,不均匀系数,PIV,结果一致性,扩散段,流动分离,Fluent,导流锥,漩涡,回流区,区域面积,二次流,紊流,流动特征,水力学,三维数值模拟
AB值：
0.306004
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