基于摻長模型非淹沒剛性植被水流流速垂向分布的數(shù)值解

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1、第41卷第2期四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版)Vol.41No.22009年3月JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)Mar.2009文章編號:100923087(2009)0220012206基于摻長模型非淹沒剛性植被水流流速垂向分布的數(shù)值解槐文信,趙磊,楊中華,李丹(武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室,湖北武漢,430072)摘要:對非淹沒剛性植被的水流流速垂向分布進(jìn)行了研究,基于恒定均勻流假定,通過單元體的受力分析得到考慮剛性、非淹沒植被作用后水體單元流動的控制方程,充分考慮了植被群對混摻長度、植被拖曳力系數(shù)

2、、達(dá)西—魏斯巴哈摩擦系數(shù)的影響,得到了基于混合長度概念的求解非淹沒剛性植被水流流速垂向分布的新模型。該模型物理概念清晰,形式簡單,可直接計算出摩阻流速。結(jié)合本文和Rowinski等的室內(nèi)水槽實驗資料,采用該模型對非淹沒剛性植被流速垂向分布進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明本文給出新的摻長模型是合理有效的。關(guān)鍵詞:流速垂向分布;非淹沒植被;混摻長度;摩阻流速中圖分類號:TV133文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ANumericalSolutionforVerticalProfileofVelocityinFlowThroughEmergentRigidVegetationBasedonMixingLengthMod

3、elHUAIWen2xin,ZHAOLei,YANGZhong2hua,LIDan(StateKeyLab.ofWaterResourcesandHydropowerEng.Sci.,WuhanUniv.,Wuhan430072,China)Abstract:Thispaperisthestudyonvelocitiesoftheflowinstraightchannelwithemergent,rigidvegetation.Theflowisassumedtobesteadyanduniform.Theverticalprofilesofstream2wisevelocities

4、aresimulatedusinganewmodelwhichisbasedonthemixing2lengthconcept,givenbyanalyzingtherelevantforcesactingonthevolumetricelementsurroundingtheconsideredvegetationelements.Thismodelfullytakesintoaccountthevegetationgroup’sinfluencesonthemixing2length,dragcoefficientandDarcy2Weisbachfrictionfactor.G

5、reatadvantageofthemodelarethatthephysicalconceptisclear,theformissimple,andthefrictionvelocitycanbeevaluateddirectly.ThenumericalsimulationshavebeentestedagainstthedataobtainedexperimentallybythispaperandRowinskirespec2tivelywithemergent,rigidvegetation.Theresultsindicatethenewmixing2lengthmode

6、linthispaperiseffectiveandreasonable.Keywords:verticalvelocitydistributions;emergentvegetation;themixinglength;frictionvelocity河道中的植被通常有柔性低矮的葉片草、密集影響整個河道的過流能力。對于植被河道的阻力規(guī)[1][2-3][4]的灌木以及堅硬的大樹等。有植被的河道水流是一律的實驗研究,Shimizu,Tsujimoto,Stone等種特殊而復(fù)雜的水流流態(tài)。植被的出現(xiàn)在很大程度已經(jīng)取得了較為豐富的成果。而對于植被水流的數(shù)[5]上改變了原來水流內(nèi)部的結(jié)構(gòu),加

7、大了岸灘的糙率,值模擬的研究成果相對較少,主要有Naot等應(yīng)用三維代數(shù)應(yīng)力模型計算了植被水流的水動力特性,收稿日期:2007-10-26[6]宿曉輝等人建立了淺水問題的大渦模擬運動k2l基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(50679061)(LES)模型,此模型不僅在計算結(jié)果上好于水深平作者簡介:槐文信(1963-),男,教授,博士生導(dǎo)師.研究方向:均的大渦模擬SDS22DH模型,還可以模擬水流運動環(huán)境水動力學(xué).E2mail:wxhuai@whu.edu.

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