不同暴露度下泥沙颗粒受力研究

发布时间：2021-08-06 05:25

　　对于研究泥沙群体性运动和实际工程的人来说,泥沙颗粒受力一直是研究泥沙问题的基础和关键。天然泥沙颗粒和其所处流场都具有随机性,给泥沙颗粒受力的研究带来了困难。泥沙颗粒在流场中受到重力、颗粒之间的相互作用力、水流对其施加的上举力和拖曳力,泥沙起动以后会受到摩擦力等。颗粒的受力也受到多种因素影响,包括:流场条件,颗粒形状和表面粗糙度,水体浓度,颗粒级配与排列,以及暴露度等,使泥沙受力复杂化。国内外学者对泥沙颗粒受力的研究由来已久,取得了很大进展,但在非均匀泥沙、紊流和雷诺数较大等情况下的研究仍有待深入。本文采用Flow3D软件对单颗粒泥沙和泥沙群在紊流定常流下的受力进行了数值模拟,针对单颗粒泥沙主要研究颗粒高度改变时流速梯度变化对泥沙受力的影响,针对群沙,文章重点研究不同排列方式下,暴露度和流场的变化对泥沙受力的影响。通过建立数模,得到了不同泥沙暴露度下,拖曳力系数、上举力系数和作用在颗粒上的力、力矩关于泥沙颗粒直径、流速等因素的一定规律。文章还用Tecplot360对结果处理,做出了泥沙颗粒附近的若干条流线,观察数值实验结果所得到的流线和涡量示意图,没有发现平面封闭的涡,单颗粒泥沙后部的流... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 泥沙受力
        1.2.2 拖曳力系数
        1.2.3 上举力系数
        1.2.4 暴露度
    1.3 研究方法与内容
第二章 研究方法
    2.1 数学模型的建立与分析
    2.2 模型准确性和可行性研究
        2.2.1 颗粒半径校正
        2.2.2 模型验证
    2.3 软件介绍
        2.3.1 流体运动控制方程
        2.3.2 紊流模型
        2.3.3 边界条件和初始条件
第三章 单颗粒泥沙模拟
    3.1 数值模型参数设定
    3.2 数值模拟组次设定
    3.3 数值模拟结果
        3.3.1 水流流态分析
        3.3.2 流场压力
        3.3.3 上举力和拖曳力
        3.3.4 雷诺数与拖曳力系数
        3.3.5 流线图
第四章 群沙模拟
    4.1 数值模型参数设定
    4.2 数值模拟组次设定
    4.3 数值实验结果
        4.3.1 水流流态分析
        4.3.2 受力分析
        4.3.3 暴露度分析
        4.3.4 力臂和作用点分析
        4.3.5 流线图
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3325156