深隧入流综合设施水力特性CFD数值模拟研究

摘要

深层隧道排水调蓄工程是一种新型的城市防洪战略措施,在用地紧张、建筑密集、浅层地下空间饱和的大型城市防洪领域有着广阔的应用前景.文章以深隧入流综合设施在不同进水流量下的水力特性为科学依据,研究了深隧入流综合设施结构布置方案,建立了典型结构深隧入流综合设施三维模型.同时采用CFD数值模拟手段对该结构的深隧入流综合设施在不同进流工况下水气两相流场进行了模拟分析;采用VOF方法对入流综合设施流场内水气两相自由液面流动的水气交界面进行追踪,将空气视为主相,液态水视为第二相,湍流模型选择Re-alizable k-ε模型,采用对网格精密度要求较低的壁面函数法模拟近壁面区域流动;并基于压力求解器对速度压力场进行两步修正的PISO算法;湍流方程、VOF方程及动量方程分别采用一阶迎风格式、具有三阶精度的QUICK格式及二阶迎风格式进行离散.计算结果表明:不同流量下整个入流综合设施均处于明流状态,压力分布较为均衡;沉砂池整体流速不高,出流平稳;流道流量分配均匀度受进水流量变化的影响较小;沉砂池流场均匀度随着进口流量增加略有下降.