【摘 要】
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绕植物群流动通常被简化为绕柱群流动问题,而多孔介质模型可用于概化植被对水流的影响.该文基于自主开发的自由表面水流计算模型HydroFlow(R),建立了多孔介质水流模型.该模型采用σ坐标变换捕捉自由表面,湍流模型选用SST k-ω两方程模型.开展了不同植被密度(Φ=0.03,0.1,0.22,0.38)及植被相对水深高度(hv/H=0.25,0.5,0.75,1)条件下的数值模拟研究.通过对比已有的物理模型实验测量数据,验证了数值模型的模拟精度和可靠性.基于设计工况的计算结果分析,提炼得到综合考虑了植被相
【机 构】
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上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学水动力学教育部重点实验室,上海200240
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绕植物群流动通常被简化为绕柱群流动问题,而多孔介质模型可用于概化植被对水流的影响.该文基于自主开发的自由表面水流计算模型HydroFlow(R),建立了多孔介质水流模型.该模型采用σ坐标变换捕捉自由表面,湍流模型选用SST k-ω两方程模型.开展了不同植被密度(Φ=0.03,0.1,0.22,0.38)及植被相对水深高度(hv/H=0.25,0.5,0.75,1)条件下的数值模拟研究.通过对比已有的物理模型实验测量数据,验证了数值模型的模拟精度和可靠性.基于设计工况的计算结果分析,提炼得到综合考虑了植被相对水深高度和植被密度影响的特征变量(hv/H/CDaD.研究结果表明,植物群落后的溢出流速Ue和尾流区剪切层发展长度L1均与该特征量满足对数增长规律.分析尾流场的流动特征,在植被尾流流动的自由恢复阶段,横断面内流速分布均具有相似性,满足平面尾流方程,且该相似性与植被密度和植被淹没深度相关性较弱.
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