基于三方程VLES模型的进水池吸气涡数值模拟

摘要

开敞式进水池在大流量、低水位情况下易出现表面涡,严重时将发展为吸气涡,影响泵站安全稳定运行。为准确模拟吸气涡流动结构,采用S-CLSVOF方法捕捉水气交界面,并基于混合RANS/LES方法中的VLES方法解析湍流场结构,分析了网格与计算时间对计算结果的影响,同时研究了VLES模型的特性。结果表明:VLES模型可以准确地预测吸气涡流场中的速度分布;不同网格数量级对速度分布与相对吸气率的变化规律影响较小,为降低计算资源消耗,网格数量级达到O(10^(6))即可;根据相对吸气率随时间的变化规律可判断吸气涡达到稳定的时刻,在该时刻之后计算10 s即满足相关标准的要求,进一步延长计算时间不改变吸气涡位置与相对吸气率的变化规律;在本算例中,VLES模型的解析度主要受湍流积分尺度的影响,在近壁面为RANS模式以降低近壁面网格要求,而在湍流核心区为混合RANS/LES以提高计算精度。