在水流和活动泥沙的冲刷下,河床常发生非均匀演化,而演化后的非均匀河床结构进一步影响着泥沙的运动行为,造成泥沙通量的沿程波动。为探究水流-泥沙-河床间的协同关系,本文基于流体-颗粒耦合模型,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)和离散单元法(Discrete Element Method)耦合数值计算方法,探究河床非均匀演化过程和活动泥沙的随机动力学行为。结果表明,CFD-DEM数值方法能够有效再现由颗粒构成的河床非均匀结构演化过程,以及活动泥沙在非均匀结构河床上的随机运动行为。河床非均匀结构造成了活动泥沙的驻留和快速运动等反常输运行为,进而引起泥沙通量的沿程波动。CFD-DEM数值方法从流体和颗粒两相真实运动出发,借助有效的相间作用力模型,能够全面再现流体和颗粒间的协同作用过程,有利于探究流体和颗粒以及颗粒间的物理机制。
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