侵蚀功能仪粗粒土冲蚀流态特性与粒径阈值优化设计

来源：水利水运工程学报杂志 2025年第3期北京时间：

作者：王焱龙,辛俊龙,张鹏涛,薛江寒,陈辰,陈建康

摘要：近年来，极端天气和地质灾害导致堰塞坝和土石坝漫顶溃决频发，为探究漫顶过程中的水土相互作用机理，需对坝体土石料进行冲蚀试验。堰塞坝和土石坝级配宽泛，如何对粗粒土开展冲蚀试验，准确获取其冲蚀参数是目前的研究难点之一。对于固定管道截面尺寸的改进侵蚀功能仪，通过建立其三维管道模型并利用Ansys Fluent进行流体仿真模拟，研究选取合适的试样截面几何形状及最大允许粒径。采用2种试样截面形状（矩形和圆形）及4种试样推出高度，探究不同试样参数对冲蚀段水流流态的影响。结果表明：随试样推出高度的增加，试样上方流体低流速区域扩大，流速分布不均匀化程度加剧，但相比矩形截面试样，圆形截面试样上方流体所受影响较小，可在更大的试样推出高度下满足改进EFA冲蚀设备的水流剪应力测量需求，从而提高其在固定管道截面尺寸下的试验最大允许粒径，满足粗粒料的冲蚀特性测量需求。

关键词：粗粒土, 冲蚀试验, 截面形状, 最大允许粒径