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收敛性测试，以水力损失为评判标准。共计算 8 组不同网格数量级，相应计算公式如下：
) )
2 2
( v in - v out ( P in - P out + ( Z in - Z out)
H f = + （13）
2g ρg
H f
γ = （14）
ˉ
H f
式中：H f 为水力损失；v in 为进口速度；v out 为出口速度；P in 为进口静压；P out 为出口静压；Z in 为进口平
均位能；Z out 为出口平均位能；γ 为水力损失偏差比；H f 为 8 组网格下的水力损失平均值。
ˉ
计算结果见图 5，参考 8 组不同分辨率网格的测试结果，选择由 215 万个网格组成的模型作为计
算的基础。测试结果表明，高于该分辨率网格的 γ 基本保持稳定不变，达到了网格收敛。
图 4 数值模拟计算域 图 5 网格独立性检验
边界条件：基于原型前池测量数据与重力相似准则计算，入流速度设定为 0.179 m/s，以反映试验
下的流速情况。出口处设定为压力出口，模拟水流离开泵站的过程。对于固体边界，采用壁面函数法
来处理，以更好捕捉固体表面附近的流动特性 ［26］ 。此外，自由水面采用自由滑移边界条件进行处理，
即假定水面无剪切力作用。
模拟工况说明：共设置三种工况，其中，原工况对于模型前池进行水沙两相模拟计算；初步优化
采用在原工况基础上加设八字形导流墩方案；深度优化采用在八字形导流墩工况基础上，进行伴随计
算求解，改变导流墩几何外形。
2.5 模型验证 为验证计算方法的准确性，针对该正向泵站前池设置 3 条测线，测点布置见图 6（a），
将模拟结果与试验结果对比验证，见图 6（b）。其中测点布置深度均为 0.1 m，测点间距为 0.1 m，每条
线均设置 26 个测点。将线 L1，L2，L3 分别计算平均绝对误差（MAE）与均方根绝对误差（RMSE），计算
图 6 测点布置与流速验证
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