明渠层流近床面颗粒拖曳力研究

来源：计算力学学报杂志2023年第2期北京时间：

作者：谢琳,张庆河,张金凤,刘光威

单位：交通运输部天津水运工程科学研究所, 工程泥沙交通行业重点实验室, 天津 300456,天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300350,天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300350,天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300350

摘要：泥沙颗粒受到的拖曳力是泥沙运动的主要驱动力,而当前应用于计算流体力学-离散颗粒法(CFD-DPM)耦合模型进行水沙运动模拟的泥沙颗粒拖曳力公式均没有考虑明渠流底床边壁作用的影响。求解不可压缩Navier-Stokes方程,对明渠层流不同雷诺数条件下床面附近不同高度处颗粒所受拖曳力进行了模拟,根据模拟结果变化规律,提出了综合考虑床面和水流惯性对标准拖曳力影响的修正拖曳力计算公式。与常用的单颗粒标准拖曳力公式和考虑遮蔽效应的多颗粒拖曳力公式相比,采用本文修正公式得到的水沙作用力更接近高精度数值解,应用于CFD-DPM输沙模拟获得的输沙结果与输沙率公式结果一致,应用分析表明输沙模拟应当采用粗糙底床边界。

关键词：拖曳力,近底颗粒,明渠层流,床面影响,中等雷诺数,

基金资助：国家自然科学联合基金(U1906231);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(TKS20210104; TKS20200201)资助项目.