考虑环流横向输沙及河岸变形的平面二维扩展数学模型

发布时间：2021-10-10 16:18

　　本文考虑弯道环流输沙效应,在泥沙运动基本方程中增加了反映环流横向输沙附加项,对平面二维水沙数学模型的悬移质、推移质输沙方程和河床变形过程进行了扩展。借助土力学中关于边坡稳定性理论中的圆弧滑动法,并引入多杈树搜索方法,建立了适用于平面二维数学模型的河岸崩塌变形计算方法。经扩展后的平面二维水沙数学模型能模拟环流横向输沙及由其引起的河床冲淤和河岸变形,并应用该模型模拟了弯道发生、发展过程,计算结果与已有的认识是一致的。 

【文章来源】：水利学报. 2004,(07)北大核心EI

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

弯曲水流的局部坐标

图1所示为水流流线发生弯曲时的局部坐标系,n=(nx,ny)为流线的法线方向(指向凹岸为正);s=(-ny,nx)为流线的切线方向。根据河流动力学及泥沙运动学的基本知识,水流弯曲处将产生横向输沙[1~4]。在垂直于流线的某一断面上,对于悬移质来说,横向输沙是由水流弯曲处环流结构和悬移质泥沙垂线分布自身的特点共同作用而形成的,可用图2来说明。首先,当水流弯曲时,横向环流表层水流由凸岸一侧指向凹岸一侧,而底层水流则相反(图2a);其次,悬移质泥沙浓度在垂线分布上上小下大—15—

形式为位于渠道进口的单个弯道,其曲线由方程(17)确定。y=Acos2πL(x+x0)(17)计算中取A=50m,L=500m,x0=250m,河道的初始平面形态如图3(a)所示。计算域为2600m×1000m,渠道断面为梯形,上、下底宽分别为120m、80m,高为2m。计算中网格尺度为10m×10m,计算在由2台Pentumn 4,1·5GHz主频的PC搭建的个人计算机集群上完成,操作系统为FreeBSD,并行通讯软件为MPICH。在本例中,计算区域分解为大小相等的两个区域并行计算。

【参考文献】：
期刊论文
[1]无结构网格上二维浅水流动的数值模拟[J]. 胡四一,谭维炎.  水科学进展. 1995(01)
[2]黄河水流挟沙力的计算公式[J]. 张红武,张清.  人民黄河. 1992(11)



本文编号：3428725