基于LES/DEM耦合模型的浊流演化过程中的流固相互作用机制
流体动力学
2022-03-25 v1 大气与海洋物理
摘要
本文采用大涡模拟与离散元方法(LES和DEM, Large-Eddy Simulation and Discrete Element Method)相结合的模型,研究平坦床面上闭锁交换式浊流(TCs)中的流固相互作用。通过将数值解与闭锁交换式浊流的前缘位置、流体速度剖面和颗粒浓度剖面的测量结果进行比较,验证了该模型的可靠性。得到如下物理认识:涡量场通过影响作用于颗粒上的流体升力(即垂直于流固滑移速度方向),对浊流演化起着重要作用。在初始阶段,由强正涡量引起的纵向正升力促进了颗粒的纵向输运。随后,纵向升力减小并最终变为负值,其量值甚至超过了正的纵向阻力,这是因为越来越多的沉降颗粒受到由壁面摩擦引起的近底壁负涡量影响。有趣的是,尽管流固相互作用力行为复杂且对浊流演化具有作用,初始颗粒重力势能中仅有极小一部分实际转化为浊流动能(包括颗粒与流体)。
引用
@article{arxiv.2203.12869,
title = {Fluid-particle interaction regimes during the evolution of turbidity currents from a coupled LES/DEM model},
author = {Jiafeng Xie and Peng Hu and Thomas Pähtz and Zhiguo He and Niansheng Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.12869},
year = {2022}
}