【摘要】：在傳統(tǒng)水沙輸移數(shù)值模擬研究中一般采用雷諾時(shí)均模擬技術(shù)(Reynolds-averaged simulation,RANS).與RANS相比,大渦模擬技術(shù)(large eddy simulation,LES)能夠更加精確反映細(xì)部流動(dòng)結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得采用LES探討水流和泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律成為可能.本文嘗試給出凈沖刷條件下懸沙計(jì)算的邊界條件,采用動(dòng)態(tài)亞格子模式對(duì)循環(huán)槽道和長(zhǎng)槽道中的水流運(yùn)動(dòng)和泥沙輸移進(jìn)行了三維大渦模擬研究.利用直接數(shù)值模擬(direct numerical simulation,DNS)結(jié)果對(duì)LES模型進(jìn)行了率定,計(jì)算結(jié)果符合良好,在此基礎(chǔ)上初步探討了泥沙濃度、湍動(dòng)強(qiáng)度和湍動(dòng)通量等的分布特征.結(jié)果表明,凈沖刷條件下輸沙平衡時(shí)泥沙濃度符合Rouse公式分布,單向流動(dòng)中泥沙濃度沿著流向逐漸增大.泥沙濃度湍動(dòng)強(qiáng)度和湍動(dòng)通量都在近底部達(dá)到最大值,沿著垂向迅速減小.湍動(dòng)黏性系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)基本上在水深中間處達(dá)到最大.湍動(dòng)Schmidt數(shù)沿著水深方向不是常數(shù),在近底部和自由水面附近較大,在水深中間處較小.
[Abstract]:In the traditional numerical simulation of water and sediment transport, the Reynolds time averaged simulation (Rans) technique is generally used. Compared with RANS, the large eddy simulation (large eddy simulation les) can more accurately reflect the detailed flow structure. With the development of computer, it is possible to use LES to study the law of water flow and sediment movement. In this paper, the boundary conditions for the calculation of suspended sediment under the condition of net scour are attempted, and the three-dimensional large eddy simulation of the flow and sediment transport in the circulation channel and the long channel is carried out by using the dynamic sub-lattice model. The results of direct numerical simulation of (direct numerical are used to determine the rate of LES model, and the calculated results are in good agreement. On this basis, the distribution characteristics of sediment concentration, turbulent intensity and turbulent flux are preliminarily discussed. The results show that the sediment concentration under the condition of net scour is consistent with the distribution of Rouse formula, and the concentration of sediment increases gradually along the flow direction in the unidirectional flow. The turbulent intensity and flux of sediment concentration reach the maximum near the bottom and decrease rapidly along the vertical direction. The turbulent viscosity coefficient and diffusion coefficient basically reach the maximum at the middle of the water depth. The turbulent Schmidt number is not constant along the direction of water depth and is larger near the near bottom and near the free water surface and smaller in the middle of the water depth.
【作者單位】： 中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心;清華大學(xué)水利水電工程系水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;北京中灌綠源國(guó)際咨詢(xún)有限公司;
【分類(lèi)號(hào)】：TV149

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