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【摘要】vof方法在水利水電工程中，具有較好的應用效果，工作人員需要掌握其方法和原理，然后根據不同情況，分析其應用方法，壓力場和速度場的分布中，工作人員要根據計算的壓力場和速度場，對洪水下泄導致的災害進行預測。微觀管網系統中的微觀井，也需要使用這種方法進行模擬，尤其充液過程，工作人員要掌握井的形狀和液體張力，探知其對充液情況的影響。

【關鍵詞】VOF;水利水電工程;流體

1VOF的方法及原理

在VOF方法的分析中，要通過網絡單元中的流體和網絡體積比函數F值，找出只有面，更好的明確流體的變化。工作人員在應用VOF方法中，并不是處理自由面，以及非線性現象，而是需要計算時間、存儲量，但是F值的變化缺乏規律，并會受到人為因素的影響，很難把握。在VOF方法中，要重點掌握體積比函數，然后追蹤自由面，如果F=1，那么說明這個單位完全被相流體占據；如果F=0，那么要在該單元并無制定流體；如果0<F<1，說明這個單元屬于交界面單元。舉例分析，如果流場中任意點為（x，y），定義函數為f（x，y，t），那么其關系如下：工作人員要掌握VOF方法，和其他幾種常用VOF方法，找出其優缺點。在以往的研究中，要計算VOF的自由面標準，保證其準確，與實際相符。

2VOF方法在水利水電工程中的應用

在水利水電工程中，要采用粘性不可壓縮流體，然后根據方程和質量守恒方程，對水流演進過程和長距離輸水管理中的非定時氣液兩相水流現象進行計算[1]。通過這種方式能夠，較好的完善計算流程，使用差分格式，更好的規范邊界條件。

2.1事前準備

在VOF的計算中，要理解水流流場的規范，然后結合實驗數據和計算結果進行綜合分析。在壓力場和速度場的分布中，工作人員要根據計算的壓力場和速度場，對水利工程，洪水下泄導致的災害進行預測。這種災害在預測中，能夠采取較好的方法進行改善。在長管道中，要了解氣液兩相流現象，工作人員要在設計固壁上的壓力場和速度場，然后滿足必要條件。結合不可滑移邊界條件，要在自由面上，滿足動力邊界的條件，遵守質量守恒定律，更好的計算水流流入管道的速度場和壓力場。

2.2計算過程

工作人員在比較水庫壓力后，要記錄不同管道內水流和企業的交界面變化。如果氣體多方指數增大，要在變小時，分析和記錄氣液交界面的變化，尤其是氣體壓力峰值的變化。在VOF使用中，要分析氣體變化對自由面的影響，其形狀和位置的變化[2]。通過我國學者提出的一維剛性水錘模型，主要是應用一維特征，對管道內部水流的沖擊力進行計算。在數學模型中，工作人員要重點分析不同參數對氣團峰值的影響，然后在界面的糙率和水流最大速度的情況下，比較計算結果和二維流場計算結果。如果計算結果比較相近，那么其表示二維計算的結果具有可信度。在實際應用中，VOF方法取得了較好的效果，這種計算結果具有較好的準確性。部分研究人員通過三維VOF模型，對水利工程中天然的河流水面線進行模擬，經過計算與分析，發現洪水產生的影響比較小，在實際測量中，很少出現誤差。VOF方法在水利水電工程中，還能夠影響核電站的熱力管系統，主要是系統產生的蒸汽和冷水混流，工作人員對這個內容進行模擬，然后分析熱力管系統蒸汽和冷水交匯的變化過程，這個過程最為明顯的是熱力管蒸汽泡潰滅將產生巨大的水錘壓力。工作人員使用VOF方法，對工程中液體燃料箱的液體進行模擬，主要分析的階段關機時段，然后通過這種模擬，得出這種方法在計算液體飛濺和破碎現象時的能力比較強。如果使用這種方法模擬，金屬鑄造的成型過程，然后能夠改變澆鑄系統澆口，這種方式還能夠改變液體的溫度應力，使液面更加穩定，詮釋微觀結構。

2.3自由面分析

在使用VOF方法中，要通過三維的方式，對水利水電工程的建筑物周圍水流流態進行數值模擬，然后了解建筑物附近的海域波型。工作人員還應用這種方法對斜坡海岸上的波浪翻滾進行模擬，針對自由基的分析，選用N-S雙方程耦合求解，通過這種方式對自由面單元中的壓力進行改進，提升速度插值。微觀管網系統中的微觀井，也能使用這種方法進行模擬，主要是充液過程，工作人員要掌握井的形狀和液體張力，探知其對充液情況的影響。

3VOF方法在水利水電工程中的發展方向

隨著我國針對西部水電的開發工作，輸水管線的長度越來越長，其布置方式也比較復雜。如果系統出現長時間停機現象，會造成管道中存有大量的氣體，而在短時間內無法順利排出。工作人員在起動機組后，發現系統產生了較大的壓力，這種壓力要大于水錘的壓力。在大量的水電站輸水系統比選方案中，工作人員要了解新的布置方法。如果輸水系統出現較好的水力變化，如循環流動和明滿交替等。在這種情況下，可以選用結構網絡進行數值模擬，這樣得到的結果更加符合實際。在城市的不斷的發展中，建筑項目不斷增加，城市中的供水系統更加復雜，如果地面出現積水，或排水系統中存有氣體，無法順利排出，都會導致地下系統氣、液交界面的存在變得復雜化，甚至會對地下排水系統的安全構成威脅。所以在水利水電工程中，要結合實際情況進行分析，然后解決梳理瞬變問題。VOF是一種處理自由面邊界條件的重要方式，能夠在未來的城市發展中，發揮巨大的作用。

4結語

在水利水電工程中，工作人員要掌握VOF方法的應用方法，然后經過計算與分析，掌握洪水產生的影響。在實際測量中，這種方法的使用，很少出現誤差。VOF方法在水利水電工程中，還能夠影響核電站的熱力管系統，主要是系統產生的蒸汽和冷水混流，工作人員對這個內容進行模擬，然后分析熱力管系統蒸汽和冷水交匯的變化過程，這個過程最為明顯的是熱力管蒸汽泡潰滅將產生巨大的水錘壓力。VOF是一種處理自由面邊界條件的重要方式，能夠在未來的城市發展中，能夠改善管道的使用情況。工作人員在大量的水電站輸水系統比選方案中，工作人員要了解新的布置方法。如果輸水系統出現較好的水力變化，如循環流動和明滿交替等。在這種情況下，可以選用結構網絡進行數值模擬，這樣得到的結果更加符合實際。

作者:馬力 單位:長春市水資源管理中心

參考文獻：

[1]任冰,李雪艷,王國玉,王永學.基于貼體網格的VOF方法數模流場研究[J].計算力學學報,2011,06:872~878.

[2]王言金,馮其京,張樹道.一類LevelSet和VOF的耦合界面捕捉方法[J].水動力學研究與進展A輯,2011,02:201~208.