数值计算的重要性及应用场景分析

到目前为止，水工模型试验仍然是解决高坝泄流消能问题的主要研究手段，数值模拟尚为辅助手段，但是在解决高坝泄流雾化问题时，近几年来水工模型物理模拟手段的可信度有降低的趋势，更多工程依赖于雾化数模计算和原型观测。数值计算所依据的理论模型假设较多，其参数的合理选择非常重要并大大地影响预测的精度。泄流雾化数值计算是建立在原型观测和物理模型试验基础上的一种半理论半经验的分析方法，其显著特点是在充分掌握和分析原型观测和物理模型试验资料的基础上，深入研究泄流雾化机理，建立泄流雾化数学模型对雾化过程原型进行数值模拟，主要步骤如下[25]。

图15.9　韦伯数We与模型比尺指数n的关系图

○—某已建工程系列试验点；×—某在建工程试验点；△—室内辅助试验点

（1）深入研究泄流雾化的机理和物理过程，对泄流雾化各个阶段的影响因素进行分析、对比。

（2）去掉次要影响因素，保留主要影响因素，建立各种基本假设。

（3）按照物理过程或工程经验建立一组数学方程。(www.xing528.com)

（4）对数学模型中的待定系数赋一组初始值。

（5）应用原型观测数据反馈确定数学模型中的待定系数。

（6）应用原型观测数据验证数学模型的适用性。

（7）应用数学模型预测待建或者在建工程泄流雾化的物理参数。

数值计算步骤框图如图15.10所示，本书的后面几章将对数值计算方法进行详细的介绍。

图15.10　泄流雾化数值计算步骤框图