分为水工模型模拟和数值模拟。
鱼道水工模型依据相似原理将鱼道原型实物按照一定比例尺建立缩小的物理模型,通过试验观测鱼道水力学现象,测量鱼道模型中水力学数据,分析鱼道池室及进出口的水流流态和流场分布规律,可以在模型中重演或预演与鱼道原型相似的水力学条件。鱼道物理模型试验不仅能模拟鱼道不同工况下的水流流态、流场分布等水力特性,还能为鱼道结构、布置、消能设施消能率等工程设计提供理论依据和实验数据。鱼道水工模型加入放鱼实验,则能对鱼类上溯过程、过鱼效率、诱鱼效果进行试验,更直观地反映鱼道水力学条件变化与鱼类洄游的关系。鱼道水工模型试验是研究鱼道水力学特性的传统方法,受到鱼道专家的广泛重视,但鱼道水工模型试验需要大的试验场地,耗费大量的人力、物力和时间方能完成模拟试验。因受试验条件的限制,测量仪器放置于鱼道内部对内部的流场造成影响,只能获取局部的水力学数据;又因比例尺缩小效应,与鱼道原型的水力学条件存在误差。
随着计算机技术的迅速发展,流体力学理论、数值方法的完善,数值模拟技术在鱼道水流特性分析方面日趋成熟,广泛应用的计算流体动力学(CFD)软件已开发。鱼道水力学数值模拟以流体力学模型为基础,对复杂水流运动方程进行求解,通过建立数学模型,对鱼道模型网格划分、初始条件和边界条件设置、前后台处理、模型率定与验证等,实现鱼道的一维、二维甚至三维的水力学模拟。数值模拟对鱼道内部水深、流动形态、流速场、紊流场开展精细化模拟、预测和分析。数值模拟与物理模型相比,不需要建立实体模型,可以对各种型式、结构的鱼道在不同工况下的水流运动特性进行模拟计算,在复杂流场和紊流的分析、细部水力学精细模拟、鱼道内流场即时结果输出等方面具有巨大的优势。传统物理模型试验的作用仍不可忽视,通过鱼道水工模型和数值模拟相结合,数值模拟结果在物理模型上得到验证,才能真正达到鱼道水力学模拟的目的。