基于颗粒离散元的沙纹演变大涡模拟研究
应用大涡模拟、“点球”浸入边界法和基于“事件驱动”模型和“弹簧-阻尼”模型的颗粒离散元法,数值模拟了明渠湍流中沙纹的演变.通过对不同谢尔兹数下无沙纹床面的推移质输沙率进行计算,并与经典输沙率公式进行对比,验证了模型的精度和可靠性.随后,对明渠湍流中沙纹床面的演变过程进行了数值模拟,计算了有沙纹床面的推移质输沙率、沙纹长度和高度、等效床面高度的最大值、最小值和平均值、沙纹形状阻力、体积流速随时间的变化曲线.研究发现:初始平整的床面在较短的时间内(tUb/h≈100)发展出数条沙纹,随后沙纹逐渐发展,在tUb/h为1600～2000时,沙纹发生合并.在沙纹数量不变的条件下,沙纹高度随时间近似呈线性增长,而沙纹的长度的平均值却保持恒定.随着沙纹高度的增大,输沙率和体积流速逐渐降低,沙纹形状阻力则逐渐增大;当沙纹发生合并时,沙纹高度快速增加,输沙率、体积流速和沙纹形状阻力也出现了大幅跳跃.在同等的水流强度条件下,有沙纹床面的输沙率小于平整床面的输沙率.
沙纹、颗粒离散元、大涡模拟、“点球”浸入边界法
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TV142.1(水利工程基础科学)
国家自然科学基金创新研究群体科学基金51321065、天津市青年科学基金12JCQNJC02600,12JCQNJC05600和国家自然科学基金50809047,51009105资助项目.The project was supported by the Science Fund for Creative Research Groups of the National Natural Science Foundation of China 51321065,Natural Science Foundation of Tianjin 12JCQNJC02600,12JCQNJC05600 and the National Natural Science Foundation of China 50809047,51009105.
2015-08-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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