石門水庫三維數值模擬之應用研究

1. 甲乙己組專題討論紀要 石門水庫三維數值模擬之應用研究 國家高速網路與計算中心 連和政博士 2013/12/11(三) PM3:00-5:00土木館5F 演講概要 • 5.壓力管流場之不確定性分析：控制點壓力分佈 • 與流場特性探討、最大管壓及負壓產生區域之不確 • 定性分析 • 6.防淤泥砂濃度分析：防淤泥砂通量分析、防淤 • 效率分析、不同泥砂濃度之管壁剪應力分析 • 7.三維數值模擬所需考量 • 之因素如右： • 四、流力及固力三維數值模擬分析 • 工作構想與方法 • 工作項目 • 1.檢討排洪隧道發生振動的來源。 • 2.簡化與分析壓力場、水理特性、結構強度與振 • 動問題。 • 3.根據現場之幾何形狀與邊界條件之佈置，建 • 立三維流力與固力數值模擬計算網格系統。 • 4.三維多相流數值模擬通洪分析。 • 5.開閘過程中流力與固力整合分析。 • 6.通洪能力及振動之不確定性分析。 • 7. 三維數值模擬之驗證 。 • 一、石門水庫應用研究之內容 • 石門水庫增設防淤隧道影片播放 • 石門水庫之三維異重流排砂模擬 • 石門水庫電廠防淤改善工程數值模擬 • 石門水庫排洪隧道數值模擬 • 二、石門水庫之三維異重流排砂模擬 • 三維計算網格建置之流程圖 • 利用CFX商業版軟體與使用者自行開發的副程式加入適當的源項(Source Terms)，以符合實際的物理問題，如針對水庫因流體密度差異，可於徹體力(Body Force)採用Boussinesq approximation，來模擬水庫異重流之泥砂濃度傳輸行為。 • 為簡化三維數值模擬在自由液面處理的複雜度，假設水面變動量遠小於水深，可用定水位法處理自由液面問題，並可降低數值的計算量。 • 三、石門水庫電廠防淤改善工程三維數值 • 模擬及不確定分析 • 工作項目: • 1.簡化與分析壓力管流流場、水理特性與泥砂防淤 • 問題。 • 2.根據水工模型之幾何形狀與試驗邊界條件之佈置 • ，建立三維數值模擬計算網格系統。 • 3.三維數值模擬與水工模型試驗之驗證案例。 • 4.三維數值模擬流場分析：流速場分析、壓力場分 • 析、流體對彎管作用力分析 。 五、結論 本計畫綜合現行所採用通洪量折減率與不確定性模式推估值，取其平均值作為洩洪量折減率之建議值。 內容撰寫 防災碩一 己組 吳東庭