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题名波流作用下沙纹床面悬沙运动的高效数值模型
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作者
周游
侯新妤
施华斌
陈鑫
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机构
中国农业大学水利与土木工程学院
澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室
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出处
《力学学报》
北大核心
2025年第2期453-463,共11页
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基金
国家自然科学基金(12472415和41961144014)
澳门特别行政区科学技术发展基金(0050/2020/AMJ)资助项目。
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文摘
沙纹床面旋涡运动和泥沙输运对海岸地貌演变有着重要影响,但传统数值模型忽略了非线性波-流相互作用、泥沙相位差等重要因素.文章在保证精度的基础上降低计算成本,发展了一个高效的波流共同输运悬沙的数值模型,并探究了沙纹床面水动力及悬沙运动规律.悬沙方程综合了惯性及尾涡对颗粒紊动扩散的相反作用;泥沙近底条件统合了非线性波的加速度-边界层非对称效应和波流相互作用,泥沙的相位差和质量守恒效应.本文用系列波流共同作用下的沙纹实验验证了模型适用性,进一步对比了恒定流、波浪往复流和波流共同作用的沙纹水动力和悬沙运动.结果表明,波浪的存在增加了紊流黏度,动量交换机制使得表观粗糙高度比实际粗糙高度大很多,从而改变了流的速度对数分布律.流的存在主要影响波峰以上波浪的水平流速,影响了对称往复流泥沙通量在正负半周期的对称性,从而产生净输沙.该高效数值模型可用于海域复杂波流动力条件下沙纹的数值计算,可为港口、海岸及近海工程的规划和建设提供科学指导.
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关键词
波流共同作用
涡动沙纹
相位差
惯性及尾涡
泥沙近底条件
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Keywords
wave-current interaction
vortex ripples
phase lag
inertia and wake flow
near-bed sediment condition
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分类号
TV142
[水利工程—水力学及河流动力学]
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