人工弯道式渠首是能够达到更好的防沙效果和引水稳定性的主要建筑物之一,它利用水沙在弯道中能够分离的运动特性,解决引水与防沙的矛盾。本文针对弯道水沙运动过程的研究,对河流治理与开发、河流生态修复、沉积物清除等均具有重要意义。本文主要采用数值模拟方法,利用CCHE建立弯道水沙二相流数值模型,将二维数值模拟方法应用于研究某人工弯道式渠首的水沙运动中,并得到以下结论:(1)得到某工况下弯道水面高程、不同横断面自由水面横向比降、不同时刻泥沙的横向输移以及泥沙冲淤后的河床变形,将物理模型试验的数据与模拟结果进行比较,二者吻合的效果较好,以此来验证模型的准确性;通过比较不同位置横截面水面高程,分析得到水面最大横比降位于弯顶处,但在出口位置处水面横比降消失;通过对不同时刻泥沙输移对比分析,该模型可充分模拟弯道环流作用下的泥沙冲淤效果。(2)建立模拟该渠首弯道水沙运动的二维数学模型,研究不同流量对弯道水沙运动特性的影响。针对不同特征流量下弯道水沙运动展开模拟研究,数值模拟结果表明,来流量越大,水流断面垂线平均流速沿水流方向的最大值越接近中心线的位置,否则,主流线偏移程度越大;随流量增大,水面横向比降也不断增大,且最大位置出现前移;随上游来流量增大,弯道泥沙冲淤效果先减弱后增强。(3)分别采用Fluent、CCHE两类不同的数学模型对弯道水沙运动规律进行数值模拟研究,将弯道凹岸、凸岸一侧水面高程、整体断面平均流速、泥沙冲淤、计算耗时等方面的数值模拟结果与物理试验结果进行比较分析,研究表明:CCHE模型能够更高效、准确地模拟弯道水沙复杂的运动特性。