垂直槽式鱼通道结构中湍流流动的大尺度模拟

F. O. Andrade
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摘要

本文采用大尺度模拟(sle)方法对垂直槽型鱼通道结构(EPP)中的湍流流进行了数值模拟。模拟的几何结构包括一个比例为1:7 . 5的鱼梯简化模型,按顺序包含11个水箱,坡度分别为6%和12%。每个储罐长0.50米,宽0.40米,平均深度0.20米,恒定流量0.015 m3 /s。在模拟中使用的计算域包括EPP的前两个坦克。计算结果以平均速度大小、湍流动能和雷诺兹剪切应力横向分量的分布表示,分布位于流动的半深度平面。还确定了储罐内涡旋的特征直径。将模拟的平均速度场与实验测量进行了定性比较。将平均流动速度与鲑鱼的最大游泳速度进行了比较。结果表明,大型模拟在模拟鱼类通道结构中的湍流流动方面具有很大的潜力。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
SIMULAÇÃO DE GRANDES ESCALAS DO ESCOAMENTO TURBULENTO EM UMA ESTRUTURA DE PASSAGEM DE PEIXES DO TIPO RANHURA VERTICAL
Neste trabalho o método de simulação de grandes escalas (LES) é utilizado para simulação numérica do escoamento turbulento em uma estrutura de passagem de peixes (EPP) do tipo ranhura vertical. A configuração geométrica simulada consiste em um modelo reduzido na escala 1:7,5 de uma escada de peixes contendo 11 tanques em sequência, dispostos na declividade de 6% e 12%. Cada tanque possui 0,50 m de comprimento e 0,40 m de largura, operando com uma profundidade média de 0,20 m e a uma vazão constante de 0,015 m3 /s. O domínio computacional utilizado nas simulações inclui os dois primeiros tanques do EPP. Os resultados calculados são apresentados em termos das distribuições da magnitude da velocidade média, da energia cinética turbulenta e da componente transversal da tensão de cisalhamento de Reynolds para um plano localizado a meia profundidade do escoamento. Os diâmetros característicos dos vórtices nos tanques também são identificados. Uma comparação entre o campo de velocidade média simulado e medição experimental é realizada de maneira qualitativa. A velocidade média do escoamento é comparada com a velocidade máxima de nado da espécie salmonídea. Os resultados mostram grande potencial das simulações de grandes escalas para simular o escoamento turbulento em estruturas de passagem de peixes.
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