Modeling of momentum and mass transfer mechanisms in open channel flows with vegetation

植被明渠流动量和质量传递机制的建模

• 批准号: 23360215
• 负责人: KAWAHARA Yoshihisa
• 金额: $ 8.9万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360215/
• 关键词: 流れ-植生の相互作用; 乱流; 抗力; LES; RANS; 大規模水平渦; 植生の変形; 開水路乱流; 樹木群; 沈水植物; 流れの抵抗; 物質輸送; DNS; 複断面水路; 土砂輸送

Experimental and numerical analysis have been carried out to clarify the flow-vegetation interaction in flood flows. A rectangular prismatic channel and a compound meandering channel have been used to estimate the effects of the location and layout of vegetation belts on the flow field. It is shown that patched vegetation alters the size and frequency of large vortices as well as flow resistance, and that the vegetation belts along the floodplain edges make little change in velocity distribution in the main channel. Numerical simulations have shown that LES and RANS approaches can reproduce the measured data very well when the vegetation belt is continuous, and that they fail to produce the velocity distributions in the flow with patched vegetation belts. It is pointed out that the failure comes from the weak points of the conventional vegetation model employing drag coefficient and vegetation density, indicating the necessity of database based on CFD to improve the vegetation model.

通过试验和数值分析，阐明了洪水中水流-植被相互作用的规律。采用矩形棱柱形河道和复合曲流河道模型，研究了植被带的位置和布局对流场的影响。研究表明，斑块状植被改变了大涡的大小和频率，改变了水流阻力，而沿洪泛区边缘沿着分布的植被带对主槽流速分布的影响不大。数值模拟结果表明，当植被带连续时，LES和RANS方法能很好地再现实测数据，而当植被带为斑块状时，LES和RANS方法不能得到流速分布。指出了传统植被模型在阻力系数和植被密度方面存在的不足，说明了基于CFD的数据库对植被模型进行改进的必要性。

项目成果

数値シミュレーションによる部分的に水没する物体のある開水路流と物体抵抗の解析

通过数值模拟分析明渠水流和部分淹没物体的物体阻力

• 发表时间: 2012
• 期刊: 土木学会論文集B1
• 作者: M.H. Khosravi;T. Pipatpongsa;久末信幸,中山昭彦,横嶋哲
• 通讯作者: 久末信幸,中山昭彦,横嶋哲

Solute transport in a compound open channel with emergent vegetation

具有挺水植被的复合明渠中的溶质迁移

• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: Jahra;F.;Kawahara;Y.;Hasegawa;F. and Yamamoto;T
• 通讯作者: T

2次元不定流解析における植生倒伏モデルの改良とフラッシュ放流への適用

二维非定常流分析中植被倒伏模型的改进及其在闪蒸排放中的应用

• 发表时间: 2011
• 期刊: 河川技術論文集
• 作者: 吉武央気;河原能久;椿涼太;中土井佑輔
• 通讯作者: 中土井佑輔

低水路と高水敷の境界部の樹木が流れの抵抗に及ぼす影響

低水道与高水岸边界树木对流阻的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: 山本拓也;長谷川史明;河原能久
• 通讯作者: 河原能久

オオカナダモ群落周辺の流速分布の測定

加拿大殖民地周围流速分布的测量

• 发表时间: 2012
• 作者: 松原功馬;椿涼太;水口雄介;河原能久
• 通讯作者: 河原能久