渠道冰凌下潜的数值模拟研究
冰凌下潜是冰塞形成和发展的基础，控制冰凌的下潜对于保证输水工程的安全和输水能力有重要的意义。本文采用 VOF 方法追踪自由水面，结合 RNG k-ε紊流模型，对浮冰块底面水压差分布进行了数值模拟。通过与Dow Ambtmand 的物理模型试验数据的对比，验证了该数值模拟方法的合理性和可靠性。基于冰块底面的水压差分布特征，分析冰块的下潜力矩 Mu，研究冰凌下潜的临界条件。发现冰块下潜的临界条件涉及到冰块前缘形状和由冰块厚度（δ）、长度（L）与冰块上游水深（H）构成的特征几何尺寸（δ/H、δ/L）：同条件下前缘矩形断面冰块较前缘圆形断面冰块易下潜；δ/L 一定时，δ/H 越大，冰凌下潜临界冰厚弗劳德数 Ftcr越小，临界水流弗劳德数 Frcr越大；δ/H 一定时，δ/L 越大，则 Ftcr和 Frcr均越小。根据数值模拟和力矩平衡分析的研究结果，提出了天然冰凌下潜的判断准则。
冰凌下潜、压差分布、数值模拟、力矩平衡、临界条件
TV133(水利工程基础科学)
国家重大科技专项2012ZX07205005；国家创新研究群体科学基金51021004；长江学者和创新团队发展计划IRT0851
2013-07-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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