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盐度对粘性泥沙絮凝影响的格子波耳兹曼模拟研究

卢昭  
【摘要】: 粘性泥沙絮凝过程对粘性泥沙运动及河口海岸许多物理过程起着十分重要的作用,而盐度是影响粘性泥沙絮凝过程的主要因素之一,目前尚缺乏从微观角度揭示盐度对粘性泥沙絮凝沉降影响的工作。为此,本文建立了考虑盐度影响的粘性泥沙运动的三维格子Boltzmann模型,对不同盐度情况下的粘性泥沙絮凝过程进行模拟,对实际絮凝现象从微观角度进行了阐释。论文的主要研究内容和结论如下: 1、建立了考虑盐度影响的粘性泥沙运动全尺度模拟的三维格子Boltzmann模型。格子Boltzmann模拟结果与理论解比较吻合,说明本文建立的模型可以对盐度影响下的粘性泥沙絮凝问题进行模拟。 2、模拟了不同盐度情况下两颗粒静水沉降问题。结果表明:盐度主要影响两颗粒间的最小距离,盐度越高,两颗粒距离越近,盐度越低,两颗粒距离越远。在两颗粒沉降过程中,高盐度下两颗粒的相对速度产生突变,而在低盐度下没有速度突变。 3、模拟了不同盐度情况下多颗粒静水沉降问题。结果表明:不同盐度条件下盐度越高,双电层斥力影响越小,从而更容易形成絮团。在盐度较高的情况下,单颗粒或絮团在沉降过程中,遇到其他颗粒或絮团碰撞、粘结形成更大的絮团。多颗粒沉降对周围流场产生一定影响,改变了颗粒的运动轨迹和沉速,形成的絮团会在沉降过程中旋转,沉降过程中颗粒运动过程极为复杂。


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