顆粒離散元和點球浸入邊界法在泥沙輸運研究中的應用.pdf

1、泥沙顆粒在三維紊流場中的輸移是典型兩相流問題。本文采用基于有限體積法的高效能紊流并行計算程序——CgLES，結合點球浸入邊界法和基于“事件驅動”模型和“彈簧—阻尼”模型的顆粒離散元法，對泥沙輸移問題進行數(shù)值模擬研究，可以模擬百萬甚至千萬量級的泥沙顆粒運動，需要的計算資源較少，適合研究較大空間尺度的泥沙演變過程，更接近于工程應用，同時具有較高精度，對于泥沙顆粒的輸移研究具有重要意義。
　　本文應用上述方法對明渠紊流邊界層中泥沙顆粒的

2、運動與分布，明渠床面沙紋的演變以及直立樁柱周圍的局部沖刷三種典型的泥沙輸移問題進行了數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn)：
　　明渠中顆粒的輸運對紊流的統(tǒng)計特征有影響，其運動與近壁區(qū)紊流擬序結構密切相關。慣性顆粒在明渠紊流邊界層中分布存在不均勻性，易聚集形成順流向條帶結構，這種不均勻性主要受St數(shù)的影響，當?1?St??時，不均勻性最為顯著。
　　明渠紊流中沙紋會發(fā)生合并，在沙紋數(shù)量不變的條件下，沙紋高度近似呈線性增長，而沙紋的長度的平均值卻