经典水跃水气两相流特性的数值模拟

作者：倪诚阳; 唐恋; 吕文龙; 王航^*

来源：水利规划与设计, 2023, (08): 82-121.

• 水跃
• 混合模型
• 流动特性
• 掺气浓度分布

水跃是急流快速过渡到缓流时水面突然跃起的局部水力现象，研究它的掺气和流动特性具有重要的工程和理论意义。使用二维混合模型通过雷诺平均Navier-Stokes方程求解平均流动，通过标准k-ε模型实现湍流封闭，通过改进后的VOF法计算掺气浓度分布并追踪波动自由面，系统研究了3个弗劳德数的经典水跃。对比已有的实验数据，发现模型能够准确预测水跃的自由面特征、时均速度和掺气浓度分布及其自相似性。在水工建筑物设计中，需要考虑水跃的水气两相流特性而实验测量不现实时，该模型可提供解决方法。

• 单位
  水力学与山区河流开发保护国家重点实验室; 四川大学