基于SPH方法的水沙两相流数学模型
复杂自由水面流动下的输沙问题是河流动力学与近岸泥沙运动学中的经典课题，在工程实践与科学研究中得到了充分的重视。基于SPH方法构建了一套适用于复杂自由水面流动下输沙问题的双流体两相流模型.模型基于两相连续介质假设、考虑两相分压及相间作用力,得到水沙两相的体积平均控制方程组.利用质量浓度加权的Favre平均技术对两相控制方程组进行空间滤波,采用标准Smagorinsky模型描述两相小尺度脉动,并考虑泥沙浓度对两相紊动的影响.引入颗粒流相关理论模化泥沙相的压强与黏性,考虑泥沙颗粒间的相互作用.基于SPH方法将含沙水流离散成一组自由运动且相互作用的粒子,粒子以水相速度运动并携带泥沙浓度等两相物理信息.将两相控制方程改写为粒子的运动方程及其携带的物理量控制方程,并应用SPH离散求解.将构建的两相流模型应用到溃坝流作用下的底床冲刷问题,讨论溃坝流作用下可动床面的侵蚀过程.结果显示,模型计算得到的下游可动床面冲刷过程与冲刷深度均与实验数据相符,模型适用于溃坝流等复杂自由水面流动下的泥沙运动问题.
可动床面 溃坝流作用 底床冲刷 水沙两相流数学模型 光滑粒子流体动力学
施华斌
清华大学水利水电工程系,北京100084
国内会议
浙江舟山
中文
1170-1176
2017-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）