有限植被群水流尾流场特征的数值模拟研究

作者：江雅赛; 张景新

来源：水动力学研究与进展A辑, 2021, 36(03): 429-438.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2021.03.014

• 多孔介质模型
• 植被水流
• 淹没度
• 尾流
• 剪切层

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?,建立了多孔介质水流模型。该模型采用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。

• 单位
  上海交通大学; 建筑工程学院