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基于

CFD-DEM

耦合模拟方法的水流泥沙运动研?/p>

 

水流泥沙运动一直是河流与海岸工程关注的重点课题

,

前人采用实验研究?/p>

理论分析等方法对于水流泥沙宏观运动规律已形成了基本认?/p>

,

但水流泥沙的?/p>

观运动机理还有待探索。随着近年来计算机技术及计算方法的快速发?/p>

,

利用?/p>

值模型从细观尺度研究水流泥沙运动机理及规律成为可能?/p>

 

本文基于

CFD-DEM

耦合方法

,

利用开源软?/p>

OpenFOAM

?/p>

LIGGGHTS

?/p>

CFDEM

耦合库建立数值模?/p>

,

从细观尺度研究了静水中泥沙沉降、明渠流及振荡流作用

下水流泥沙运动特性?/p>

本文主要研究内容和结果如?/p>

:(1)

通过模拟单个泥沙颗粒

在静水中的沉降过?/p>

,

分析了所建耦合模型的网格敏感?/p>

,

对于粒径较小的颗?/p>

,

推荐流体的网格尺度与颗粒直径的比值范围为

2~5;

将采用不同拖曳力模型得到

颗粒沉速与理论值对?/p>

,

发现

Benyahia

模型具有较好的精?/p>

;

模拟了不同直径泥

沙颗粒的沉?/p>

,

模拟结果与实验值与理论值吻合良?/p>

,

验证了所建模型的适用?/p>

;

探讨了不同体积浓度下颗粒沉速的分布

,

结果与实验值接近?/p>

 

(2)

模拟了不同明渠水动力条件下的水流泥沙运动过程。模拟得到的水流?/p>

均流速剖面符合对数律公式

,

验证了动力条件的正确?/p>

,

并分析了水流紊动强度

与雷诺切应力沿垂向的变化?/p>

 

模拟结果给出了泥沙表现为未起动?/p>

推移质输沙和推移质与悬移质共同输?/p>

的运动形?/p>

,

推移质输沙率与实验、理论值吻?/p>

;

随着水动力的增强

,

床面泥沙?/p>

布的不均性呈现先增加后减小的规律?/p>

(3)

振荡水流作用下定床和动床条件下的

模拟结果表明

,

定床和动床的流速剖面与紊动强度分布不同?/p>

 

在对称振荡流作用?/p>

,

泥沙颗粒做规律的周期性运?/p>

,

一个周期内的泥沙净

输沙接近为零

,

半周期平均输沙率与已有实验及经验公式接近?/p>

 

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耦合模拟方法的水流泥沙运动研?/p>

 

水流泥沙运动一直是河流与海岸工程关注的重点课题

,

前人采用实验研究?/p>

理论分析等方法对于水流泥沙宏观运动规律已形成了基本认?/p>

,

但水流泥沙的?/p>

观运动机理还有待探索。随着近年来计算机技术及计算方法的快速发?/p>

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利用?/p>

值模型从细观尺度研究水流泥沙运动机理及规律成为可能?/p>

 

本文基于

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耦合方法

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利用开源软?/p>

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从细观尺度研究了静水中泥沙沉降、明渠流及振荡流作用

下水流泥沙运动特性?/p>

本文主要研究内容和结果如?/p>

:(1)

通过模拟单个泥沙颗粒

在静水中的沉降过?/p>

,

分析了所建耦合模型的网格敏感?/p>

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对于粒径较小的颗?/p>

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推荐流体的网格尺度与颗粒直径的比值范围为

2~5;

将采用不同拖曳力模型得到

颗粒沉速与理论值对?/p>

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发现

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模型具有较好的精?/p>

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模拟了不同直径泥

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模拟结果与实验值与理论值吻合良?/p>

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验证了所建模型的适用?/p>

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探讨了不同体积浓度下颗粒沉速的分布

,

结果与实验值接近?/p>

 

(2)

模拟了不同明渠水动力条件下的水流泥沙运动过程。模拟得到的水流?/p>

均流速剖面符合对数律公式

,

验证了动力条件的正确?/p>

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并分析了水流紊动强度

与雷诺切应力沿垂向的变化?/p>

 

模拟结果给出了泥沙表现为未起动?/p>

推移质输沙和推移质与悬移质共同输?/p>

的运动形?/p>

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推移质输沙率与实验、理论值吻?/p>

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随着水动力的增强

,

床面泥沙?/p>

布的不均性呈现先增加后减小的规律?/p>

(3)

振荡水流作用下定床和动床条件下的

模拟结果表明

,

定床和动床的流速剖面与紊动强度分布不同?/p>

 

在对称振荡流作用?/p>

,

泥沙颗粒做规律的周期性运?/p>

,

一个周期内的泥沙净

输沙接近为零

,

半周期平均输沙率与已有实验及经验公式接近?/p>

 

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水流泥沙运动一直是河流与海岸工程关注的重点课题

,

前人采用实验研究?/p>

理论分析等方法对于水流泥沙宏观运动规律已形成了基本认?/p>

,

但水流泥沙的?/p>

观运动机理还有待探索。随着近年来计算机技术及计算方法的快速发?/p>

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利用?/p>

值模型从细观尺度研究水流泥沙运动机理及规律成为可能?/p>

 

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从细观尺度研究了静水中泥沙沉降、明渠流及振荡流作用

下水流泥沙运动特性?/p>

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通过模拟单个泥沙颗粒

在静水中的沉降过?/p>

,

分析了所建耦合模型的网格敏感?/p>

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对于粒径较小的颗?/p>

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推荐流体的网格尺度与颗粒直径的比值范围为

2~5;

将采用不同拖曳力模型得到

颗粒沉速与理论值对?/p>

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模型具有较好的精?/p>

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沙颗粒的沉?/p>

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探讨了不同体积浓度下颗粒沉速的分布

,

结果与实验值接近?/p>

 

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均流速剖面符合对数律公式

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与雷诺切应力沿垂向的变化?/p>

 

模拟结果给出了泥沙表现为未起动?/p>

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布的不均性呈现先增加后减小的规律?/p>

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基于CFD-DEM耦合模拟方法的水流泥沙运动研?- 百度文库
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水流泥沙运动一直是河流与海岸工程关注的重点课题

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下水流泥沙运动特性?/p>

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2~5;

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结果与实验值接近?/p>

 

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均流速剖面符合对数律公式

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