| 1 前言 | 第1-21页 |
| 1．1 现代水力学 | 第12-13页 |
| 1．2 水力学数学模型的发展概况 | 第13-15页 |
| 1．3 泄洪与消能技术发展概述 | 第15-17页 |
| 1．3．1 峡谷建坝泄洪消能的新特点 | 第15页 |
| 1．3．2 隧洞泄洪方式渐为广用 | 第15-16页 |
| 1．3．3 导流洞改建泄洪洞技术 | 第16-17页 |
| 1．3．4 新型高效内消能工 | 第17页 |
| 1．4 数值模拟在高速水流中的应用 | 第17-18页 |
| 1．5 本文主要工作及其组织结构 | 第18-19页 |
| 1．6 参考文献 | 第19-21页 |
| 2 紊流数值模拟的理论与方法 | 第21-49页 |
| 2．1 紊流数值模拟方法 | 第21-29页 |
| 2．1．1 RANS模型 | 第23-26页 |
| 2．1．2 直接数值模拟(DNS) | 第26页 |
| 2．1．3 大涡模拟(LES) | 第26-27页 |
| 2．1．4 重整化群方法(RNG) | 第27-28页 |
| 2．1．5 投影法 | 第28页 |
| 2．1．6 格子气自动机(LGA) | 第28-29页 |
| 2．2 网格及网格生成技术 | 第29-30页 |
| 2．3 数值计算方法及其数值效应 | 第30-34页 |
| 2．3．1 有限差分法(FDM) | 第30-31页 |
| 2．3．2 有限单元法(FEM) | 第31页 |
| 2．3．3 有限体积法(FVM) | 第31-32页 |
| 2．3．4 边界单元法(BEM) | 第32页 |
| 2．3．5 有限分析法(FAM) | 第32-33页 |
| 2．3．6 计算方法的数值效应 | 第33-34页 |
| 2．4 压力校正法 | 第34-39页 |
| 2．4．1 SIMPLE算法(1972) | 第35-37页 |
| 2．4．2 SIMPLE算法的修正 | 第37-38页 |
| 2．4．3 PISO算法 | 第38-39页 |
| 2．5 边界条件及稳定性准则 | 第39-42页 |
| 2．5．1 边界条件 | 第39页 |
| 2．5．2 壁面处理技术 | 第39-42页 |
| 2．5．3 收敛判断准则 | 第42页 |
| 2．6 自由水面处理技术 | 第42-44页 |
| 2．6．1 刚盖假定 | 第42-43页 |
| 2．6．2 高度函数法 | 第43页 |
| 2．6．3 标记网格法(Marker-and-Cell Method) | 第43页 |
| 2．6．4 VOF法(Volume of Fluid Method) | 第43-44页 |
| 2．6．5 Level Set(水平集方法) | 第44页 |
| 2．6．6 LINK法(Lagrangian Incompressible Method) | 第44页 |
| 2．7 商业软件的应用 | 第44-46页 |
| 2．8 参考文献 | 第46-49页 |
| 3 二相流数值模拟的基本理论和方法 | 第49-72页 |
| 3．1 概述 | 第49-55页 |
| 3．1．1 二相流与水气二相流 | 第49-51页 |
| 3．1．2 水工水气二相流 | 第51-52页 |
| 3．1．3 二相流数值模拟 | 第52-53页 |
| 3．1．4 研究方法 | 第53-55页 |
| 3．2 VOF模型 | 第55-57页 |
| 3．2．1 体积分数方程 | 第55页 |
| 3．2．2 特性参数 | 第55页 |
| 3．2．3 动量方程 | 第55-56页 |
| 3．2．4 相间插值 | 第56-57页 |
| 3．3 MIXTURE模型 | 第57-59页 |
| 3．3．1 连续方程 | 第57-58页 |
| 3．3．2 动量方程 | 第58页 |
| 3．3．3 相对(滑移)速度与漂移速度 | 第58-59页 |
| 3．3．4 次相体积分数方程 | 第59页 |
| 3．4 欧拉模型 | 第59-69页 |
| 3．4．1 体积分数 | 第59-60页 |
| 3．4．2 守恒方程 | 第60-62页 |
| 3．4．2．1 质量守恒方程 | 第60页 |
| 3．4．2．2 动量守恒方程 | 第60-62页 |
| 3．4．3 相间交换系数 | 第62-65页 |
| 3．4．4 紊流模型 | 第65-69页 |
| 3．4．4．1 假定 | 第65页 |
| 3．4．4．2 连续相的紊动 | 第65-67页 |
| 3．4．4．3 离散相的紊动 | 第67-68页 |
| 3．4．4．4 相间湍动动量交换 | 第68-69页 |
| 3．5 数值算法 | 第69-70页 |
| 3．6 参考文献 | 第70-72页 |
| 4 竖井旋流式泄洪洞数值模拟 | 第72-120页 |
| 4．1 概述 | 第72-77页 |
| 4．1．1 研究现状 | 第72-73页 |
| 4．1．2 体型设计研究 | 第73-75页 |
| 4．1．2．1 进口形式 | 第74页 |
| 4．1．2．2 蜗室与竖井直径 | 第74页 |
| 4．1．2．3 消力井井深 | 第74-75页 |
| 4．1．2．4 竖井体型 | 第75页 |
| 4．1．2．5 泄洪洞 | 第75页 |
| 4．1．3 水力特性研究 | 第75-76页 |
| 4．1．3．1 泄流能力 | 第75页 |
| 4．1．3．2 消能率 | 第75-76页 |
| 4．1．3．3 压强与空蚀空化 | 第76页 |
| 4．1．3．4 掺气 | 第76页 |
| 4．1．4 研究手段 | 第76-77页 |
| 4．2 数值模拟 | 第77-107页 |
| 4．2．1 工程简介 | 第77-79页 |
| 4．2．2 方案设计 | 第79-85页 |
| 4．2．2．1 标准κ-ε紊流模型： | 第80-81页 |
| 4．2．2．2 RNGκ-ε紊流模型： | 第81页 |
| 4．2．2．3 Realizableκ-ε紊流模型： | 第81页 |
| 4．2．2．4 雷诺应力模型： | 第81-84页 |
| 4．2．2．5 VOF模型 | 第84-85页 |
| 4．2．3 边界条件及算法 | 第85-86页 |
| 4．2．4 计算结果与分析 | 第86-107页 |
| 4．2．4．1 流态与自由水面 | 第86-87页 |
| 4．2．4．2 泄流能力 | 第87-90页 |
| 4．2．4．3 速度 | 第90-93页 |
| 4．2．4．4 压强 | 第93-102页 |
| 4．2．4．5 旋度与螺旋度 | 第102-103页 |
| 4．2．4．6 通气情况 | 第103-104页 |
| 4．2．4．7 消能率 | 第104-107页 |
| 4．2．5 紊流模型对比 | 第107页 |
| 4．2．5．1 流态 | 第107页 |
| 4．2．5．2 压强 | 第107页 |
| 4．2．5．3 消能率 | 第107页 |
| 4．3 不同泄量下竖井边壁压强与空化数变化规律的研究 | 第107-114页 |
| 4．4 小结 | 第114-116页 |
| 4．5 讨论 | 第116-117页 |
| 4．6 参考文献 | 第117-120页 |
| 5 龙抬头式泄洪洞数值模拟 | 第120-150页 |
| 5．1 概述 | 第120-121页 |
| 5．2 工程简介 | 第121-122页 |
| 5．3 模型设计 | 第122-124页 |
| 5．3．1 二相流模型选取 | 第122-123页 |
| 5．3．2 紊流模型选取 | 第123-124页 |
| 5．3．3 计算坐标与工况 | 第124页 |
| 5．3．4 边界条件与算法 | 第124页 |
| 5．4 结果分析 | 第124-144页 |
| 5．4．1 流态与水面线 | 第130页 |
| 5．4．2 压强分布 | 第130-136页 |
| 5．4．3 流速分布 | 第136页 |
| 5．4．4 掺气浓度 | 第136-143页 |
| 5．4．5 小结 | 第143-144页 |
| 5．5 竣工体型数值模拟 | 第144-147页 |
| 5．5．1 体型 | 第144-145页 |
| 5．5．2 计算结果 | 第145-147页 |
| 5．5．2．1 流态 | 第145页 |
| 5．5．2．2 压强分布 | 第145-147页 |
| 5．5．3 小结 | 第147页 |
| 5．6 讨论 | 第147-148页 |
| 5．7 参考文献 | 第148-150页 |
| 6 掺气水流数值模拟 | 第150-176页 |
| 6．1 模型设计 | 第150-154页 |
| 6．1．1 实体模型 | 第150-151页 |
| 6．1．2 二相流模型选取 | 第151-152页 |
| 6．1．3 紊流模型选取 | 第152-153页 |
| 6．1．4 计算域与网格 | 第153页 |
| 6．1．5 模型设置 | 第153-154页 |
| 6．1．6 气泡直径的选取 | 第154页 |
| 6．2 二维计算 | 第154-166页 |
| 6．2．1 计算边界条件 | 第155页 |
| 6．2．2 计算结果与分析 | 第155-159页 |
| 6．2．2．1 流态 | 第155-156页 |
| 6．2．2．2 压力与速度 | 第156-157页 |
| 6．2．2．3 掺气浓度对比 | 第157-159页 |
| 6．2．3 特征直径影响 | 第159-160页 |
| 6．2．4 群颗粒气泡模拟 | 第160-162页 |
| 6．2．5 相间作用力的考虑 | 第162-163页 |
| 6．2．6 关于掺气保护 | 第163页 |
| 6．2．7 小结 | 第163-166页 |
| 6．3 三维计算 | 第166-173页 |
| 6．3．1 网格与计算条件 | 第166-168页 |
| 6．3．1．1 网格剖分 | 第166-167页 |
| 6．3．1．2 边界条件 | 第167-168页 |
| 6．3．2 流态 | 第168页 |
| 6．3．3 掺气浓度 | 第168-171页 |
| 6．3．4 小结 | 第171-173页 |
| 6．4 讨论 | 第173-175页 |
| 6．5 参考文献 | 第175-176页 |
| 7 结论与展望 | 第176-180页 |
| 7．1 总结 | 第176-179页 |
| 7．1．1 竖井旋流式泄洪洞数值模拟 | 第176-177页 |
| 7．1．2 龙抬头式泄洪洞数值模拟 | 第177页 |
| 7．1．3 掺气水流数值模拟 | 第177-178页 |
| 7．1．4 计算误差与效率 | 第178-179页 |
| 7．2 进一步的工作 | 第179-180页 |
| 作者在读期间发表论文及参加科研情况 | 第180-181页 |
| 致谢 | 第181页 |
