冀天竹

（上海友为工程设计有限公司，上海市 200082）

0 引言

水体在一定的边界条件下，恒定流的主流会与边壁发生分离，并在近壁面处产生漩涡区，有时在这些漩涡的影响下，主流会随着时间左右摆动，这种情况叫作恒定流中的局部非稳态流动现象。这种现象一般发生在水利工程中的渐扩段，比如泵站的出水口、断面变化的连接处以及有压泄水隧洞的出口等。这种水力现象会带来一些危害，比如造成水流能量的损失，引起水工建筑物的振动，影响水电站的正常运行等。因此需减少乃至遏制这种现象的发生。

根据大量的研究报告[1]，本文假设了几个可能会对非稳态流动现象产生影响的因素，比如扩散角、来流情况（雷诺数）、扩散段长度、扩散段的横截面形状等。另外根据相关文献可知[2]，渐扩段横断面形状的对称对保持流速剖面形状对称、避免水流脱离边界、减少水头损失有利。所以本文主要研究了扩散角以及来流雷诺数对对称扩散段水流的影响。

1 计算流体力学及湍流数值模拟

1.1 计算流体力学

计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）是通过计算机进行数值模拟，分析流体流动和传热等物理现象的技术。通过CFD方法，可利用计算机较准确地模拟流场中的现象，从而能用更少的时间来预测流场的情况[3]。

CFD软件一般包括前处理、求解器、后处理三部分[4]。前处理的主要作用是让用户自己定义与所要计算的流动问题有关的参数，并且将这些参数转化为接下来求解器能够识别的形式。……