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(lái)一系列的問(wèn)題，也引起了很多的環(huán)境問(wèn)題。而研究泥沙運(yùn)動(dòng)及分布規(guī)律是解決這些問(wèn)題的前提和條件。多年來(lái)人們對(duì)此問(wèn)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(kāi)對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)及分布問(wèn)題的研究是非常必要的。近幾年來(lái)紊流數(shù)值模型及多相流理論在泥沙輸移及分布計(jì)算中開(kāi)始應(yīng)用，但尚不多見(jiàn)。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(duì)研究過(guò)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(duì)所用的計(jì)算軟件及模型所采用的數(shù)值方法作了說(shuō)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(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。模型對(duì)分別攜帶三類泥沙顆粒的水流進(jìn)行了模擬。通過(guò)對(duì)水槽中部橫截面處挾沙水流的流速和紊動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知：流速的計(jì)算值與實(shí)測(cè)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(dòng)強(qiáng)度計(jì)算值的變化趨勢(shì)同實(shí)驗(yàn)結(jié)論相同，但對(duì)于中徑顆粒的增加，紊動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算值卻沒(méi)

3、有反映出實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jì)算，并對(duì)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(kù)的水流及泥沙運(yùn)動(dòng)狀況，顯示了不同粒徑的泥沙顆粒在水庫(kù)中的分布情況以及出口處泥沙的體積分?jǐn)?shù)。由計(jì)算結(jié)果可知，隨著泥沙粒徑的增