連續(xù)彎道環(huán)流運動與泥沙沖淤特性的數(shù)值模擬及實驗.pdf

1、天然河道都一般都可以概化為一系列彎段和直段的組合，因此對于理想彎道的水沙運動規(guī)律研究可以作為天然河道水沙運動規(guī)律研究的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的研究方法是采用相似準(zhǔn)則下一定比尺的物理模型實驗來研究，盡管物理模型實驗具有自身的優(yōu)點，但仍有許多不足之處。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬作為河流模擬領(lǐng)域一個重要手段，得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展?！　∮捎趶澋捞赜械膸缀翁卣骱瓦吔鐥l件，使得彎道中水流產(chǎn)生水面超高現(xiàn)象，從而在向心方向上產(chǎn)生壓力差。在離心力和向心方向

2、上的壓力差作用下，彎道中水流將產(chǎn)生特有的運動方式，即彎道環(huán)流運動。就水流的整體而言，呈螺旋流運動。彎道環(huán)流的出現(xiàn)，從而引起彎道泥沙的橫向輸移，形成彎道凹岸沖刷、凸岸淤積的沖淤特性。對連續(xù)彎道而言，泥沙運動存在同岸輸移和異岸輸移兩種。本文對彎道水流運動現(xiàn)象、泥沙的輸移規(guī)律、床面剪切力的分布、彎道泥沙的起動和彎道輸沙率等從理論上作了詳細(xì)分析。　　在本文中，主要采用數(shù)值模擬和物理模型實驗的方法，對彎道環(huán)流運動現(xiàn)象進(jìn)行了模擬和測量，并分析環(huán)流

3、運動對彎道泥沙輸移的作用。本文采用了κ～ε模型結(jié)合VOF模型和Eulerian兩相流模型對連續(xù)彎道環(huán)流、彎道泥沙沖淤規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬。以二維的水氣兩相流的VOF模型結(jié)合雷諾時均法的κ～ε雙方程模型進(jìn)行水氣兩相流計算，得到穩(wěn)定流場作為三維水沙計算的初始進(jìn)口條件。在連續(xù)彎道三維水沙計算中，采用結(jié)合雷諾時均法的κ～ε雙方程的Eulerian兩相流模型。在三維正交曲線坐標(biāo)系下，建立描述水沙運動的控制方程，采用有限體積法離散方程，以SIMPLE