我国水电工程建设的高速发展,为大江大河的截流积累了丰富的工程和理论经验。相比于河道截流的物理模型试验,数值模拟技术在很多方面具有不可比拟的优势。特别是ANSYS Workbench的新开发平台,兼容了包括流体和流场在内的很多模块。本文根据实际工程进行了水电工程截流模型试验,提出了基于ANSYS的截流龙口水力特性数值模拟方法。根据模型试验规程的要求,以实际工程的截流为依据,进行截流模型试验研究。从模型的比尺确定、河道模型的设计与制作、河道模型的率定,到试验过程设计、截流试验准备,进行了较详细的论述。然后按试验工况详细整理了截流试验成果,并对试验结果进行了分析。研究发现,截流难度随截流流量的增大而增大,随分流能力的增强而降低,随下游尾水位的抬高而降低。在模型试验中,引入VDMS监测流场流态及表面流速分布,对截流控制性参数进行模拟,提出了分流因数的面积积分方法,通过统计分析来研究龙口宽度、截流流量大小、导流洞进口分流条件、下游电站蓄水位及隧洞流态等因素与导流洞分流能力的关系。在截流试验的基础上,提出了截流河道水流及其龙口水力学参数的数值模拟方法,并基于ANSYS建立了具有自由表面的水流流动分析模型。本文以APDL模块建立几何模型,以ICEM CFD模块建立流场模型,在CFX-Pre模块中设置流场分析类型、定义边界条件、加载初始条件,通过CFX-Solver Manager实现流场分析计算,并采用CFD-Post模块进行数值模拟,详细介绍了河道流场数值模拟的过程。仿真后处理模块可以实现流速、水深等水力学要素的可视化表达。通过与光滑壁面流场的对比分析发现,在进口附近的水面线位置较低,水流紊动强度较弱。在进行水电施工截流龙口水力学参数的数值模拟时,将非恒定流离散化为恒定流进行处理。根据模型试验工况一的上下游水流参数(流量、水位、流速等),进行了四种龙口宽度的截流龙口水力学参数的数值模拟。结果表明,通过调用ANSYS Workbench的后处理模块,利用isoface和polyline求解截流期间不同龙口宽度的河段水面线高程。利用isoface和contour配合可以很好地解决龙口范围的流速分布及大小问题。采用纵横断面及水平剖面切割的方法去拾取、观察龙口范围内的流场。特别是通过使用等值面isosurface设置流速选项,利用水平面,结合等值线云图,取不同的流速值,观察流场中的位置,能够形象直观的描绘龙口流场内的流速分布情况。最后,通过对比分析戗堤宽度对截流龙口的流速、水面变化等的影响,发现宽戗堤较窄戗堤,可以改善水流对戗堤端头的冲刷,同时也带来了龙口轴线下游流速增加的问题。本文通过对河道截流的物理模型试验和数值模拟试验的对比研究,说明利用ANSYS Workbench进行截流水力特性的数值模拟是可行的,为水电施工截流的数值模拟提供了一种新的思路。