明渠凹槽泥沙回填过程的水沙两相相互作用

航道疏浚和河流挖沙引起的深槽及深坑的泥沙回淤是典型的水沙两相运动过程。以往针对深槽及深坑的泥沙回淤数值模拟多假定泥沙速度等于水流速度,忽略了水流和泥沙之间的相互作用。通过建立平面二维水沙两相数学模型,分别求解浑水和泥沙的守恒方程,并将该模型与传统拟单相流模型对比,复演了两个典型明渠凹槽的泥沙回填水槽实验。研究发现:在同等参数条件下,水沙两相流数学模型能更好地复演实测结果。分析水沙之间相互作用发现,泥沙主要受底床切应力、水沙之间相互作用力和颗粒间作用力的影响,其中,底床切应力阻碍泥沙运动,水沙之间相互作用力是泥沙运动的主要动力来源。