二层密度分层流体重力流动的数值模拟

摘要

随着计算机技术和计算流体力学的发展，人们已经可以利用计算机对复杂的流动进行数值计算，得到满足精度要求的结果。本文利用Fluent 6.1的流体体积法模拟了二维二层密度分层流体重力流动。 本文从雷诺平均N-S方程和RNG 湍流模型出发，采用Fluent中的流体体积法（VOF）来模拟密度分层流动，对盐水和淡水因密度差异导致的流动分层现象进行了数值模拟。用GAMBIT建立计算网格，用Fluent对三种不同形状的水槽的分层流动进行了数值模拟：第一种水槽为平底，验证最简单分层流动数值计算的可行性；第二种水槽中建立一个狭孔，验证动压力的存在对流场的影响；第三种水槽底部放置一个曲率平缓的潜堤，验证相应的地形变化对流动产生的影响。同时，在数据分析中，给出了不同时刻速度、盐淡水交界面、流量和流动界面行进前缘重力流的分布以及整个流动变化过程中各个数据的变化规律，同时与现有文献报道的理论与实验结果进行了比较。计算结果正确地反映了分层及紊动特征，与理论及实验结果吻合较好。