基于CFD的簇状刚性植被弯道水流水力特性研究

作     者：杨鑫 李兴国 孙雪岚 李智 

作者机构：太原理工大学水利科学与工程学院 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2024年

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51004120) 山西省水利发展中心水利技术研究与推广项目(2023ZF05) 

主　　题：弯道水流 数值模拟 雷诺应力模型 流速分布 湍流动能 

摘      要：为探究连续弯曲河道中植被对水流水力特性的影响规律，利用雷诺应力模型模拟含簇状刚性植被的连续弯道水流。研究表明，弯道水流因离心力和弯道形态作用，形成高流速区紧贴凸岸，低流速区靠近凹岸的流速分布现象。植被的存在抑制了其上游高、低流速区发展，促进了流速均匀分布，凹岸侧植被扩大了高、低流速区范围，而凸岸侧植被造成下游高、低流速区位置互换，对流场影响显著。植被同时也影响了湍流结构，减缓水流流速梯度，使湍流强度整体削弱，增强了流场稳定性。植被对湍流动能的影响主要在弯道顶部和下游段，使湍流动能分布更加均匀。此外，植被还影响其上下游的水位变化，导致水面纵比降加大，横向扭曲加剧，尤其对凸岸侧水位影响较大。