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FLOW-3D 在水利工程上的應用

 

哥倫比亞河 (Columbia River) 上的水力發電廠設計

(圖一) 現場實景

問題描述:

1.  水壩閘口部分開放時之水流運動模式

2.  結果分析

 

3D 模型及相關條件

(圖二) 水壩 3D 模型

 

(圖三) 水壩模型局部放大

Air Entrainment Studies (空氣夾雜分析模型) :

surface tension coeffocoent = 0.16094

  air density = 1.77898

Fluid Properties (流體性質) :

water viscosity = 0.000021

density = 1.94

Boundary Conditions (邊界條件) :

downstream fluid height = 0.16094

initial fluid velocity at the gate = 0.08697

initial height of fluid volume = 1.38375

(圖四) 圖檔讀入及網格建立

 

(圖五) 局部閘門關閉設定

 

動畫 1. 水壩速度場( 2D 顯示)

 

動畫 2. 局部閘門關閉時,水壩放水時之速度場( 3D 顯示)

 

動畫 3. 水壩速度場(考慮空氣夾雜狀況, 2D 顯示)

 

動畫 4 .柵門全部開啟,水壩放水時之速度場(考慮空氣夾雜狀況, 3D 顯示)

Air entrainment (空氣夾雜模型)在水利工程模擬的考量: :

  水流內的捲入空氣能夠供養污水處理場內的微生物生長,確認排出的已處理水足以維持原有水域的生物生存。

減少水流強力沖擊壩體造成的損毀。

夾雜空氣的水流其密度會隨著捲入空氣量的不同而略微增減。

排水時之紊流現象也能夠在 FLOW-3D 內完整呈現。

動畫 5

 

動畫 6 . 流動時之流線繪製