弯曲河床中底沙运动和河床变形的三维k-ε-kp两相湍流模型

建立了曲线坐标系下的三维k-ε-kp固液两相双流体湍流模型,模拟了弯曲河道内的底沙运动和河床变形.计算了实验室120°弯道内水沙两相流的时均流速、泥沙运动以及床面变形,数值结果较好地再现了实验规律.同时,比较了单流体模型和k-ε-kp模型的数值结果.k-ε-kp模型能够求解悬沙的三维速度场,并采用零梯度边界条件获得底沙的运动信息.计算结果表明在弯道内泥沙运动轨迹的变化比水流运动轨迹的变化平缓,泥沙轨迹从弯道入口开始逐步偏离水体轨迹,其偏离程度随泥沙粒径增大而增大.通过采用底沙的运动强度和方向来求解推移质运动方程以及床面变形,k-ε-kp模型能够比单流体模型更好地模拟弯道内的床面演变。