冲泻区水动力特性的数值分析  

作　　者：蒋昌波[1,2] 邓斌[1,2] 胡世雄[1,3] 汤寒松[1,4] 

机构地区：[1]长沙理工大学水利工程学院,长沙410004 [2]水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,长沙410004 [3]宾夕法尼亚州立东斯特劳斯堡大学地理系 [4]纽约城市大学土木工程学院

出　　处：《中国科学：技术科学》2013年第12期1328-1337,共10页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51239001;51179015)资助项目

摘　　要：基于三维非稳态的Navier-Stokes方程,采用有限体积法进行数值离散,在构造高分辨率STACS格式的VOF方法的基础上,建立基于气液两相流的三维自由面流动模型,并基于该模型对三维剪切流场和圆柱水体坍塌进行了三维模拟,检验其数值精度.应用该模型数值研究冲泻区内涌波(bore)在均匀斜坡上的动态传播过程.对上爬水流自由面水位高度与实验数值进行对比,结果显示数值解与实验解吻合较好,模型能很好描述水流的掺气运动.数值分析了涌波崩塌(Bore Collapse)、上冲流(Uprush)和回落流(Backwash)等过程中的自由水面、瞬时流速及床面最大剪切应力的时空分布.结果表明,冲泻区水动力结构时空变化非常复杂,模型能捕捉到高速薄层水流结构,优于前人的数值结果,研究有利于进一步了解冲泻区内的泥沙输运规律及岸滩演变机制.

关 键 词：气液两相流 冲泻区 水动力 高分辨率 

分 类 号：TV131.2[水利工程—水力学及河流动力学]