Abstract
Density flow is investigated in a three-dimensional model through a dam reservoir with diverging and sloping bottom channels. When an inflow of higher density enters ambient dam reservoir water, it plunges below the ambient water and becomes density underflow. In the present model, nonlinear and unsteady continuity, momentum, energy, and turbulence model equations are formulated in the Cartesian coordinates. The k-ε turbulence model is used with an extension to include production or destruction of turbulent kinetic energy. To investigate the Coriolis force effect on the density flow in a dam reservoir, a Coriolis force parameter is included in the governing equations. The equations of the model are solved based on the initial and boundary conditions of the dam reservoir flow for a range of bottom slopes and divergence angles. In this paper, variation in density flow parameters, such as velocity, temperature, and turbulence viscosity through the dam reservoir, is investigated. Moreover, mixing rate, plunging points, and plunging depths are determined from the simulation results. The results of the present model are compared with the previous experimental work and model. The present model results follow the expected basic trend. The three-dimensional model simulation and analysis improve the understanding of density flow, underflow, divergence flow, mass transport, and dam-reservoir flow interaction.L’écoulement par densité a été examiné en utilisant un modèle tridimensionnel d’un réservoir de barrage avec, au fond, des canaux divergents. Lorsqu’une eau à haute densité arrive dans l’eau du réservoir de barrage, elle plonge sous l’eau ambiante et s’écoule au fond par densité. Dans le présent modèle, des équations d’un modèle de continuité non linéaire et instable, de momentum, d’énergie et de turbulence sont formulées dans les coordonnées cartésiennes. Le modèle de turbulence k-ε est utilisé avec une extension afin d’inclure la production ou la destruction d’énergie cinétique turbulente. Afin d’examiner l’effet de la force de Coriolis sur l’écoulement par densité dans un réservoir de barrage, le paramètre de la force de Coriolis est inclus dans les équations principales. Les équations du modèle sont résolues en se basant sur les conditions initiales et limites de l’écoulement du réservoir de barrage pour une gamme de pentes et divers angles. Dans cet article, une variation des paramètres de l’écoulement par gravité, tels que la vélocité, la température, la viscosité de la turbulence dans le réservoir, est étudiée. De plus, le taux de brassage, les points où plonge l’écoulement par densité et les profondeurs de plongée sont déterminés à partir des résultats de la simulation. Les résultats obtenus par le présent modèle sont comparés aux travaux expérimentaux et aux modèles antérieurs. Les résultats respectent la tendance de base prévue. La simulation et l’analyse du modèle tridimensionnel améliorent la compréhension de l’écoulement par densité, l’écoulement de fond, l’écoulement divergent, le transport de masse ainsi que l’interaction entre le barrage et l’écoulement dans le réservoir.
Disclaimer: Any content in publications that violate the sovereignty, the constitution or regulations of the PRC is not accepted or approved by CNPIEC.
Access to resources
Recommend
Access to resources