悬移质泥沙输移扩散方程适用条件的讨论

摘要：

悬移质泥沙的输移扩散是泥沙运动力学的基础问题之一,学者们基于不同理论对其运动规律开展了深入研究.基于已有研究,本文主要讨论了不同理论下扩散方程的适用条件.研究结果表明,传统的Rouse扩散方程及其修正式仅适用于泥沙浓度较低、颗粒惯性小至可忽略的条件;两相流理论下的扩散方程由于未考虑颗粒惯性效应,同样只适用于浓度较低、颗粒较小的条件;近期Snehasis Kundul和Koeli Ghoshal基于漂移速度建立的扩散方程由于考虑了升力、颗粒惯性等因素对悬移质分布的影响,使其适用范围相应变大,但在确定泥沙扩散系数上仍然采用的是经验公式,应用上会受到实验资料的限制.基于动理学理论的扩散模型包括基于PDF方程的扩散方程和弥散方程.两个模型中,除了重力沉降和紊流扩散作用外,由于考虑了升力、颗粒紊动、颗粒惯性等影响因素,其在浓度较高、颗粒惯性较大时仍适用,具有普适性.尤其是弥散方程,能够反映颗粒浓度、颗粒紊动、颗粒碰撞等不同机制对泥沙悬浮的影响,全面阐释了悬移质泥沙扩散背后的力学机理.

关键词：悬移质、扩散方程、泥沙浓度、颗粒惯性

所属期刊栏目：49

分类号：TV142(水利工程基础科学)

资助基金：国家自然科学基金项目51609264;中国水科院基本科研专项SE0145B332017,SE0145B702017;国家国际科技合作专项2015DFR70980

在线出版日期：2018-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：694-702