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水力发电学报 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (11): 36-49.doi: 10.11660/slfdxb.20251104
摘要: 悬移质运动是河流泥沙输移的重要形式,悬移质泥沙的存在对紊流性质也将产生重要影响,鉴于悬移质泥沙运动的复杂性,目前水沙作用机理仍未形成一致结论。本文采用OpenFOAM两相流模型开展了不同工况下平衡输沙模拟计算,旨在研究悬移质泥沙颗粒粒径、密度、浓度对紊流特性的影响,并揭示拖曳力、密度梯度和颗粒碰撞对紊流的调制机理。结果表明:随着悬移质颗粒粒径增大,紊流和颗粒的流速整体呈减小趋势,底流区流速梯度显著增大,近壁区泥沙浓度梯度增加,紊动强度表现出先减弱后增强的特性,且其最大值所在位置上升;悬移质颗粒密度的增加将导致紊流平均流速增加,同时悬移质颗粒密度越小其浓度沿水深分布也越均匀,反之则不均匀;含沙浓度的提升将减小紊流平均流速和紊动强度,当浓度越高,抑制作用越明显;拖曳力增大将增大紊流流速,抑制紊流紊动及泥沙悬浮,悬移质泥沙密度梯度对底部流速和顶部紊动强度均有抑制作用,颗粒碰撞将减小平均流速并显著增强紊动,促进泥沙起悬。
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