基于颗粒离散元的沙纹演变大涡模拟研究

• 作者: 刘丹青 及春宁 许栋
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 沙纹 颗粒离散元 大涡模拟 “点球”浸入边界法
• 年，卷（期）: 2015,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 613-623
• 页数: 11页
• 分类号: TV142.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-14-254

摘要

应用大涡模拟、“点球”浸入边界法和基于“事件驱动”模型和“弹簧-阻尼”模型的颗粒离散元法,数值模拟了明渠湍流中沙纹的演变.通过对不同谢尔兹数下无沙纹床面的推移质输沙率进行计算,并与经典输沙率公式进行对比,验证了模型的精度和可靠性.随后,对明渠湍流中沙纹床面的演变过程进行了数值模拟,计算了有沙纹床面的推移质输沙率、沙纹长度和高度、等效床面高度的最大值、最小值和平均值、沙纹形状阻力、体积流速随时间的变化曲线.研究发现:初始平整的床面在较短的时间内(tUb/h≈100)发展出数条沙纹,随后沙纹逐渐发展,在tUb/h为1600～2000时,沙纹发生合并.在沙纹数量不变的条件下,沙纹高度随时间近似呈线性增长,而沙纹的长度的平均值却保持恒定.随着沙纹高度的增大,输沙率和体积流速逐渐降低,沙纹形状阻力则逐渐增大;当沙纹发生合并时,沙纹高度快速增加,输沙率、体积流速和沙纹形状阻力也出现了大幅跳跃.在同等的水流强度条件下,有沙纹床面的输沙率小于平整床面的输沙率.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	及春宁		56	257	10.0	13.0
2	许栋		46	280	10.0	14.0
3	刘丹青		2	8	1.0	2.0