粘性泥沙动水絮凝沉降数值模拟及影响因素.pdf

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1、第46卷第2期武汉大学学报(32学版)Vo1．46NO．22013年4月EngineeringJournalofWuhanUniversityApr．2013文章编号：1671—8844(2013)02—0149—05粘性泥沙动水絮凝沉降数值模拟及影响因素夏润亮，杨国录，刘林双(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072；2．黄河水利科学研究院泥沙研究所，河南郑州450003)摘要：基于扩散受限絮团聚集模型(DLCA模型)，将絮凝沉降模型和水动力学结合，从三维的角度对动水中粘性细颗粒的絮凝沉降过程进行了计算机模拟．在此基础上，分析了有效碰撞系数、泥沙初始浓度和粒

2、径对均匀沙和非均匀沙的落淤距离与分布的影响，初步研究了粘性细颗粒泥沙的絮凝沉降分形生长过程，并对絮凝体进行了图像处理．研究成果对黄河等高浊度细颗粒含沙水流的治理与处理有一定的理论和实际应用价值．关键词：动水絮凝；沉速；落淤；有效碰撞系数中图分类号：Tv142．1文献标志码：ASimulationforfinesedimentflocculatingsettlementinflowingwateranditsinfluentialfactorsXIARunliang。YANGGuolu。LIULinshuang(1．StateKeyLaboratoryofWaterResourcesand

3、HydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；2．YellowRiverInstituteofHydraulicResearch，YellowRiverConservancyCommission，Zhengzhou450003，China)Abstract：Asimulationbasedonthediffusionlimitedclusteraggregation(DLCA)andthreegraphicstechnologyforfinesedimentflocculatingsettlementinfl

4、owingwaterispresented．Withthesimulation，weanalyzetheeffectsofparticleeffectivecollisionprobability，initialconcentrationandparticlediameteronsedimentationdistanceanddistribution．Theflocfractalstructureisanalyzedbygraphictechnology．Researchresultsinthispaperhavesometheoreticalandpracticalvalueforth

5、econtrolandtreatmentoftheYellowRiverhighturbidityflow．Keywords：flocculationinmovingwater；settingvelocity；sedimentation；effectivecollisionprobability当细颗粒泥沙分散于水中时，其特性相对于粗速对絮凝的影响较大．周海等研究结果表明流速主颗粒泥沙及离子溶液分散系而言，在特性方面区别要通过絮凝破碎概率等影响泥沙颗粒的絮凝．本文很大．粘性细颗粒泥沙的絮凝和沉降问题是泥沙运模型中絮凝模块在DLCA(DiffusionLimitedClus—动力学理论研究

6、中的一个重要而复杂的课题．高含terAggregation)模型即扩散受限的絮团聚集模沙水流的许多特点，诸如阵流现象、浆河现象和揭型[6]的基础上，从三维的角度研究了泥沙絮团的河底现象，非牛顿流体的形成以及巨大的挟沙力等，絮凝生长．在DLCA模型中流速对絮凝的影响，主都跟粘性细颗粒泥沙的絮凝有密不可分的关要通过模型中的有效碰撞系数以予调节．系I】]；目前，对于粘性细颗粒絮凝沉降仍缺乏有效1泥沙动水絮凝沉降过程的模拟的观测手段，尤其是动水絮凝过程的研究遇到了很大困难．1．1理论国内外Owen_3]、Kranek[和赵龙保[]等曾对泥沙颗粒愈细，其比表面积愈大，颗粒之间的物动水絮凝的机理进行

7、研究，结果表明动水絮凝中流理化学作用可使颗粒之间产生微观结构，随着这种收稿日期：2012—10—28作者简介：夏润亮(1984一)，男，博士研究生，从事河流数值模拟、水利信息化研究，E—mail：xrll984@hotmail．corn．基金项目：水利部公益性行业专项(编号：201101006)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(编号：HKY-JBYW2O12-02)．15O武汉大学学报(工学版)第46卷细颗粒泥沙含量的增加，