沿倾斜坡面传播的浊流：颗粒自悬浮
流体动力学
2023-02-06 v1 地球物理
摘要
浊流（TC）是自然环境和工程中普遍存在的流体-颗粒耦合现象，由于悬浮机制，它可以在倾斜地形上长距离输运。本文采用大涡模拟与离散元法耦合模型，从拉格朗日视角模拟倾斜坡面上的含颗粒重力流，以研究自悬浮机制。我们的浊流模拟中，颗粒雷诺数为 ，坡角为 。我们探讨了初始颗粒浓度和地形坡度对颗粒流态、颗粒运动模式、流体-颗粒相互作用、能量收支和自悬浮指数的影响。结果表明，自悬浮颗粒主要出现在浊流头部附近，其数量在浊流演化过程中先增加后减少，这与头部周围的相干结构呈正相关。当浊流向下游传播时，自悬浮颗粒的平均颗粒雷诺数基本保持不变，且高于其他被输运颗粒。被输运颗粒的平均颗粒雷诺数与浊流的雷诺数呈负相关。此外，增加颗粒浓度会提高颗粒速度，使浊流前进更快并改善垂向支撑，从而提高浊流的自悬浮能力。增大坡角会导致头部速度略有增加，但对总力的影响不显著。
引用
@article{arxiv.2302.01755,
title = {Turbidity currents propagating down an inclined slope: particle auto-suspension},
author = {Jiafeng Xie and Peng Hu and Chenlin Zhu and Zhaosheng Yu and Thomas Pähtz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.01755},
year = {2023}
}