浊流越过障碍物的流动及沉积波生成的相

我们研究了含颗粒浊流沿斜坡向下并越过障碍物的流动。使用了基于 Navier-Stokes 方程的高分辨率二维计算机模拟模型。该模型包含了浊流和底质中的多分散颗粒粒径。特别关注了底质颗粒的侵蚀与沉积，包括活动层模型的应用。对水闸释放产生的多次流动进行了建模，可以展示沉积波（SW）的发展。这些是顺流方向的波，由障碍物下游侧增加的坡度触发。初始障碍物在几次流动后因再悬浮被完全抹除，从而产生弱依赖于初始障碍物的自洽和自生成 SW。这些波的生长直接与浊流的自维持性相关，即净侵蚀大于净沉积。发现四个系统参数会影响 SW 的生长：（1）坡度，（2）浊流水闸高度，（3）水闸颗粒浓度，以及（4）颗粒直径。发现了系统的三个相：（1）“无 SW”，（2）“SW 积聚”，和（3）“SW 生长”。第二相由具有保持形状的类孤子 SW 结构组成。通过划分由临界坡度角作为浊流水闸高度、水闸颗粒浓度和颗粒直径函数所分隔的区域，定义了系统的相图。