《水體紊動對粘性泥沙絮凝影響規律的研究》是依託天津大學，由張金鳳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水體紊動對粘性泥沙絮凝影響規律的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張金鳳
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
紊動水流中粘性泥沙絮凝沉降對河口海岸粘性泥沙輸送過程起著十分重要的作用，而水體紊動對粘性泥沙絮凝的影響規律是一個極為複雜的問題，目前的研究主要限於巨觀的定性分析或半經驗描述，探索紊動對絮凝影響規律成為有待突破的研究方向。本項目擬利用數值模擬和實驗手段圍繞紊動水體對粘性泥沙絮凝影響開展研究，利用格子玻耳茲曼方法建立水體紊動條件下絮團形成、破裂和沉降三維數值模型，結合室內實驗描述紊動剪下作用下粘性泥沙絮凝沉降的動態過程，從微觀角度揭示紊動條件下粘性泥沙絮凝發育、絮團破裂規律，為進一步深入研究河口海岸粘性泥沙運動規律提供科學依據。
結題摘要
紊動水流中粘性泥沙絮凝沉降對河口海岸粘性泥沙輸送過程起著十分重要的作用。本項目利用格子玻耳茲曼方法建立水體紊動條件下絮團形成、破裂和沉降三維數值模型，結合室內實驗描述紊動剪下作用下粘性泥沙絮凝沉降的動態過程，從微觀角度揭示紊動條件下粘性泥沙絮凝發育、絮團破裂規律。項目的主要研究內容和成果有：（1）基於XDLVO理論改進了細顆粒泥沙間受力模型，能夠更好反映實際河口海岸環境中粘性泥沙顆粒間受力特性。（2）建立了三維均勻各向同性紊流並行計算模型，利用直接數值模擬和大渦模擬方法生成了不同初始能量譜和不同雷諾數條件下強迫均勻各向同性紊流流場，研究了強迫均勻各向同性紊流三維紊動特性。（3）建立了粘性泥沙在紊動剪下水流中絮凝發育三維格子波爾茲曼數值模型，模擬了不同紊動剪下對粘性泥沙絮凝過程的影響。隨著紊動剪下率的增加，粘性泥沙沉降速度也呈現先減小後增大的趨勢，模擬結果反映出低強度水體紊動對絮凝有促進作用而高強度水體紊動對絮凝有抑制作用。（4）設計完成了振盪格柵實驗，在驗證數學模型正確性的基礎上，進一步研究了剪下強度、鹽度和泥沙濃度對粘性泥沙絮凝沉降的影響規律。（5）深入分析粘性泥沙絮團的水動力特性，揭示紊動剪下對粘性泥沙絮團大小、分形維數、沉降速度和有效密度等絮團特性以及顆粒碰撞機率和粘結有效率產生的影響。
