弯曲河流水流运动的三维数值模拟

摘要

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述弯道水流的三维数学模型,用Shukry的强弯道试验结果对本文的数学模型进行验证,结果表明,该模型能够较好地模拟弯道内水流的流速分布.采用该模型模拟了不同弯曲度的弯道中的水流运动,结果表明：流速在弯顶靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,弯顶处的断面流速分布和下一个弯顶处呈横向对称,且在两弯顶中间处形成过渡.由于凸岸流速大于凹岸,如果河岸为可侵蚀河岸,凸岸将可能向后崩退,形成切滩;随着弯曲度的增大,弯道水流动力轴线更贴近凸岸.当河道弯曲到一定程度,一旦遇到洪水,很可能冲开河岸的束缚发生裁弯取直,发展出新的河道.