层结环境下刚性植被群对异重流影响的数值模拟

利用FLUENT软件模拟了层结环境下开闸式异重流通过刚性植被群的演变特性,使用二维大涡模拟,并结合用户自定义函数加入植被阻力效应,对异重流的头部速度、瞬时卷吸常数、势能转变,动能剖面变化等与环境水体层结度、植被群高度的关系进行相关分析。结果表明:层结环境会使异重流头部后期产生中性层入侵,但植被的存在会抑制此现象;在运动初期,异重流在低层结度环境时的头部速度比在高层结度环境的大,经过转变点,此趋势相反,而植被的存在会延迟这个转变点的出现,且转变点的出现随植被高度的增加而滞后;层结环境和植被都会抑制异重流的卷吸,但当这两种因素同时存在时,植被对异重流掺混抑制的影响起主要作用。异重流运动过程中,势能早期主要用于维持异重流前进,经过转变点后,大部分势能主要被不可逆掺混消耗,且植被和层结环境会将这个转变点提前。相同层结环境下,植被越高,异重流与环境流体间不可逆掺混引起的背景势能越不占优。层结环境会抑制断面处动能的多次波峰现象,但植被会促进该现象的发生。