多相流混合模型應(yīng)用于低含沙水流的數(shù)值模擬研究.pdf

1、自然界的河流中常常攜帶著泥沙，這不僅給生產(chǎn)帶來一系列的問題，也引起了很多的環(huán)境問題。而研究泥沙運(yùn)動及分布規(guī)律是解決這些問題的前提和條件。多年來人們對此問題作了多途徑的探索，取得了大量的研究成果，但遠(yuǎn)未達(dá)到完美的程度。因而進(jìn)一步展開對泥沙運(yùn)動及分布問題的研究是非常必要的。近幾年來紊流數(shù)值模型及多相流理論在泥沙輸移及分布計算中開始應(yīng)用，但尚不多見。本文將從多相流理論出發(fā)，探討多相混合模型在低含沙水流中的應(yīng)用。 論文首先對研究過程中所

2、用到的單相流和多相流混合模型進(jìn)行了必要的介紹，并對所用的計算軟件及模型所采用的數(shù)值方法作了說明和選擇。 其次，采用了在玻璃水槽中進(jìn)行的低含沙水流實驗對模型進(jìn)行了驗證。模型對分別攜帶三類泥沙顆粒的水流進(jìn)行了模擬。通過對水槽中部橫截面處挾沙水流的流速和紊動強(qiáng)度的計算值與實驗結(jié)果對比可知：流速的計算值與實測值相差不大；隨著水流中極細(xì)顆粒和較粗顆粒的增加，紊動強(qiáng)度計算值的變化趨勢同實驗結(jié)論相同，但對于中徑顆粒的增加，紊動強(qiáng)度的計算值卻沒

3、有反映出實驗中所存在的制紊現(xiàn)象。然后進(jìn)一步在濃度相同的兩種水力條件下，對不同粒徑泥沙加入后的水流結(jié)構(gòu)及泥沙分布狀況進(jìn)行了模擬計算，并對水流中的泥沙分布作了定性分析，認(rèn)為其結(jié)果符合一般規(guī)律。經(jīng)上分析認(rèn)為該多相流混合模型在一定程度上可以反映挾沙水流的性質(zhì)和狀況。 最后利用單向流模型和多相流混合模型模擬了鴨子蕩水庫的水流及泥沙運(yùn)動狀況，顯示了不同粒徑的泥沙顆粒在水庫中的分布情況以及出口處泥沙的體積分?jǐn)?shù)。由計算結(jié)果可知，隨著泥沙粒徑的增