异重流挟带泥沙长距离传播机制的数值与理论研究
结题报告
批准号:
11772300
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
胡鹏
依托单位:
学科分类:
A1302.环境流体力学与颗粒流
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏乐章、胡元园、谈利明、朱瑞、韩健健、张维凯、雷云龙
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中文摘要
浊积砂岩在海底大规模分布的发现,使异重流挟带泥沙长距离传播特性得到了海洋沉积学家的广泛认同。然而,水库异重流长距离传播却是调控部门力求却不能常得的现象。本项目结合数值模拟和理论分析,旨在从力学角度增加对异重流长距离传播的机制的认识。本项目将推导异重流均匀平衡态、自加速态等具备长距离传播特性的异重流渐进解析解,应用摄动法分析其稳定性,得到上述异重流演化状态的临界能量条件。基于非结构三角形网格,采用现代高性能数值计算技术求解异重流层平均控制方程,建立具备健全物理基础的异重流层平均耦合动力学数学模型。通过较缓和较陡地形、渠堤地形和台阶状地形等复杂地形上异重流传播的数值算例研究,分析异重流-泥沙冲淤-地形之间、异重流-水交换(水卷吸、旁侧溢流)-水环境之间的相互作用与反馈机制,结合前述临界能量条件,阐明自加速态和均匀平衡态异重流发生和持续条件,从而增加对异重流长距离传播机理的理解。
英文摘要
While it has been long recognized that sediment-laden turbidity currents can propagate long distances, the phenomena of long-range propagation of turbidity currents is an aimed but difficult regulation target for reservoir managers. The reason behind this is the poorly understood mechanism for the long-range propagation of turbidity currents and the resultant sediment transport, which drives the development of this project idea. The asymptotic analytical solutions will be firstly derived for two potential categories of turbidity currents that are likely to propagate long distances. Stability analysis of the asymptotic analytical solutions will be conducted by introducing small disturbances. The resultant stability conditions serve as threshold energy conditions for initiation of those specific categories of turbidity currents. A layer-averaged fully coupled numerical model will be developed for turbidity currents, which allows for simulations of natural turbidity currents. Systematic numerical case studies can then be conducted, which allows for assessment of the interactions among the current-sediment erosion/deposition-topography-ambient water. It is expected that along with the threshold energy conditions, the numerical case studies can help reveal under what conditions and when turbidity currents can propagate long distances.
浊积砂岩在海底大规模分布的发现,使异重流挟带泥沙长距离传播特性得到了海洋沉积学家的广泛认同。然而,水库异重流长距离传播却是调控部门力求却不能常得的现象。本项目结合数值模拟和理论分析,旨在从力学角度增加对异重流长距离传播的机制的认识,取得如下成果。首先,本项目从欧拉-拉格朗日耦合的角度建立了异重流LES-DEM数学模型,精确追踪每个颗粒的运动轨迹和运动特征,通过求解流体-颗粒相互作用和颗粒碰撞过程提出了促使异重流长距离输运的自悬浮机制的力学解释。其次,基于非结构三角形网格,采用现代高性能数值计算技术求解异重流层平均控制方程,建立具备健全物理基础的异重流层平均耦合动力学数学模型。再次,基于现有冲淤理论定义了高低流速区。通过对深海台阶状地貌上异重流水力状态复演和分析表明,在相同的流态下位于高流速区异重流更易造成全面的侵蚀并进行长距离传播,而位于低流速区时异重流减速会导致侵蚀能力的快速下降从而导致侵蚀和淤积的转换。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2021
期刊:Frontiers in Earth Science
影响因子:2.9
作者:Wei Li;Bingrun Liu;Peng Hu;Zhiguo He;Jiyu Zou
通讯作者:Jiyu Zou
A hybrid first-order and WENO scheme for the high-resolution and computationally efficient modeling of pollutant transport
用于污染物传输高分辨率和计算效率建模的混合一阶和 WENO 方案
DOI:10.1016/j.compfluid.2021.104951
发表时间:2021-05
期刊:Computers & Fluids
影响因子:2.8
作者:Hu Yuying;Hu Peng;Li Wei;Liao Weihong
通讯作者:Liao Weihong
Numerical modeling of the propagation and morphological changes of turbidity currents using a cost-saving strategy of solution updating
使用解决方案更新的成本节约策略对浊流的传播和形态变化进行数值模拟
DOI:10.1016/j.ijsrc.2020.05.003
发表时间:2020-05
期刊:International Journal of Sediment Research
影响因子:3.6
作者:Hu Peng;Li Yue
通讯作者:Li Yue
DOI:--
发表时间:2020
期刊:浙江大学学报工学版
影响因子:--
作者:李薇;邹吉玉;胡鹏
通讯作者:胡鹏
DOI:10.1002/rra.3761
发表时间:2020-12
期刊:River Research and Applications
影响因子:2.2
作者:P. Hu;Y. Lei;S. Deng;Z. Cao;Huai-han Liu;Zhiguo He
通讯作者:P. Hu;Y. Lei;S. Deng;Z. Cao;Huai-han Liu;Zhiguo He
涉水工程影响下河床冲淤演化规律及智能预测方法研究
  • 批准号:
    GEZ25E090017
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    胡鹏
  • 依托单位:
钱塘江河口对长江入海泥沙总量与输运格局变化的响应机制与演变趋势
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    胡鹏
  • 依托单位:
强人类活动影响下杭州湾和舟山海域水沙运动与综合治理
  • 批准号:
    LR19E090002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    胡鹏
  • 依托单位:
近海岸冲流、泥沙运动与滩面变形的耦合数值模拟研究
  • 批准号:
    11402231
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    胡鹏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金