少,使得该模型具有良好的工程实用性,对预测有明显温度分层的大型深水库的水温结构及其下泄水温过程具有良好的精度。当然相对于垂向一维模型来说其所需资料更多,计算工作量也增大很多,计算成本增加,因此该模型不适用于快速的估算,建议对大型深水库和一些关键性工程的采用二维模型进行模拟。3、三维水温模型国内外大量的研究资料表明,在一般情况下,应用二维水温预测数学模型可很好地模拟水库流速场和温度场。但二维水温预测数学模型要求水流流动在横向变化不大,而在实际水库流动过程中,特别是在水库大坝附近区域,由于水电站引水发电以及泄洪洞泄洪的影响,坝前附近水流具有明显的三维特征,流速场和温度场变化较大,在此区域可考虑采用三维水温模型进行模拟。(1)模型方程式中r[kg/m3]为流体密度;t[s]为时间;U[m/s]分别为平均速度,B为总体积力;H为焓。为校正压力;[kg/ms]为有效粘性系数,为分子粘性系数,为紊动粘滞系数。k为紊动动能,为紊动频率。、、、、、为模型系数,分别取值为:,,,,,。S为应变率常量,函数F1、F2由离壁面的距离y和水流流动的水力学参数来确定。采用Boussinesq假定,在密度变化不大的浮力流动问题中,只在重力项中考虑密度的变化,而在控制方程中的其他项中不考虑浮力作用。(2)边界条件三维水温模型的边界条件与垂向二维模型类似,只是在开放边界上,y方向流速和水温条件不是均化处理,而可以给定分布。(3)三维温度模型适用性由于所有的紊流问题均为三维问题,因此三维温度模拟,对于水库水温结构计算和下泄水温计算,均具有精度高的优势。但是,对于大水体中的三维紊流和水温分布模拟,由于天然复杂的地形、计算稳定性的要求,需要合适地划分计算网格,就会产生计算工作量大、要求资料全等困难,一般情况下采用三维模型显得不够经济。但对于要求计算精度较高的水域范围,在有条件的情况下,最好采用三维模型进行计算。
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