林晓惠，付成华，王兴华，白 帅，罗天玺

(西华大学能源与动力工程学院，四川 成都 610039)

0 引 言

受水文、地质、施工等不确定因素以及暴雨、洪水、地震等自然灾害的影响，溃坝事故时有发生，溃坝带来的损失也是非常惨痛的。随着计算机技术的发展，数值模拟越来越多地应用到溃坝问题的研究中。王晓玲等[1]针对溃坝洪水在复杂淹没区域的演进，建立了耦合VOF法的三维k-ε湍流数学模型；Marrone等[2]采用delta-SPH模型分析溃坝水流冲击不同形状障碍物时的冲击压力，结果有较高的精度；Biscarini等[3]比较了浅水流动和三维模拟在不同溃坝条件下的计算结果。由国内外研究现状可知，三维数学模型能更精细地模拟自由水面变化强烈的溃坝水流运动过程[4]，是现阶段研究溃坝洪水泛滥区域、洪水深度、流速、洪水波传播时间的热门方法。

由于气候变化，洪水泛滥区频繁引起潜在伤亡和破坏，水流与障碍物间的相互作用导致灾害等级增加，尽管存在这种相关性，但是文献相对较少。本文利用FLUENT软件建立溃坝洪水三维数值计算模型，耦合VOF法和RNGk-ε模型求解RANS方程，并采用PISO算法求解数值计算，模拟溃坝洪水在演进过程中的流动特性，进而研究障碍物位置变化对溃坝洪水流动特性的影响。

1 数学模型及计算方法

1.1 数学模型

1981年，Hirt和Nichols[5]提出了完整的VOF法理论体系和实现方法，广泛应用于多种不混溶流体流动过程的截面捕获。通过求解流体相体积分数方程，完成对各相之间界面的追踪，从而实现对自由表面的追踪[6]。……