立方排列球体层渗流特性数值模拟研究  

Numerical Simulation for Seepage Characteristics of Cubic Arrangement Ball Layers

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作  者:童刚强[1] 李东庆[1] 张坤[1] 常发[1] 

机构地区:[1]中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室

出  处:《水利与建筑工程学报》2010年第4期48-49,75,共3页Journal of Water Resources and Architectural Engineering

基  金:中国科学院西部行动计划(二期)项目(KZCX2-XB2-10)(青藏铁路工程安全稳定性动态变化与高等级公路筑路技术研究);国家自然科学基金(40671039)(碎石路基、护坡在多年冻土地区的应用机理研究);冻土工程国家重点实验室基金(SKLFSE-ZY-03)(寒区道路热、力学稳定性分析方法研究及数值模拟平台建设);国家高技术研究发展计划项目(2008AA11Z103)(季节冻土区路基稳定控制技术)

摘  要:在多年冻土区块石夹层和块石护坡路基温度场的计算中,可以将块石层看作为多孔介质,但是块石的不规则给其渗透特性的研究带来了很大的麻烦,通过对立方排列球体层渗透特性的研究以期能为块石层的渗透特性研究做出铺垫。基于连续性方程、动量方程以及RNG湍流模型对直径为0.20 m、0.24 m和0.30 m立方排列球体层渗透特性进行模拟研究。对比和分析计算结果发现:球体层内部空气压力梯度与渗流速度之间呈良好的非线性幂函数关系;球体层的阻力系数与球体直径也显现出幂函数关系,球体直径越大,阻力系数越小。In calculation of the thermal field under embankment with block stone layers in cold regions,the block stone layers could be seen as porous media,but the block stones are irregular,which would bring a lot of troubles for the study of their seepage characteristics,so the seepage characteristics of cubic arrangement ball layers are researched in order to pave the way for the study of the block stone layers.Based on the continuity equation,momentum equation and the RNG turbulence model,the numerical simulations are made for the seepage characteristics of cubic arrangement ball layers with the particle size of 0.20 m,0.24 m and 0.30 m.Through comparative analysis for calculation results,it is found out that the wind pressure gradient within the cubic arrangement ball layers has a nonlinear power function relationship with the flow velocity;the resistance coefficient of the cubic arrangement ball layers also showed a power function relationship with the particle size of balls,and the larger the particle size,the smaller the drag coefficient.

关 键 词:立方排列球体 多孔介质 渗流特性 数值模拟 

分 类 号:TV139.11[水利工程—水力学及河流动力学]

 

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