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粘性泥沙不等速沉降絮凝的格子玻耳兹曼模拟研究

作　者: 程洪剑
导　师: 张庆河
学　校: 天津大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 盐度粘性泥沙絮凝絮团格子Boltzmann 不等速沉降
分类号: TV14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 38次
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内容摘要

粘性泥沙絮凝过程对粘性泥沙运动及河口海岸诸多物理过程起着十分重要的作用,目前从微观角度揭示粘性泥沙絮凝沉降机理的工作尚需改进和完善。为此,本文建立了改进的三维格子Boltzmann模型,对不同盐度和浓度情况下的粘性泥沙不等速沉降絮凝过程进行了模拟。论文的主要研究内容和结论如下：1、论文改进了考虑盐度作用时LB模型中的双电层排斥力部分,考虑了粘性泥沙颗粒表面的吸附水层结构,应用滑动层厚度作为粘性泥沙絮凝数值判定标准,建立了粘性泥沙运动全尺度模拟的三维格子Boltzmann改进模型。2、利用建立的模型模拟了不同盐度情况下两颗粒静水沉降问题,结果表明：不同盐度下,不等速沉降过程中颗粒间作用力对两颗粒是否碰撞、絮凝起着重要作用。盐度较高时,颗粒粘结在一起形成絮团共同沉降；盐度较低时,颗粒不易发生粘结絮凝。3、模拟了颗粒与絮团的沉降絮凝过程。结果表明,在容易发生絮凝的盐度阈值内,颗粒与絮团的粘结机率较大,小颗粒会绕到絮团顶部粘结絮凝。随着絮团半径的增大,絮团捕捉单个颗粒形成更大絮团概率增大。4、模拟了多颗粒粘性泥沙的不等速沉降絮凝过程。模拟结果表明：多泥沙颗粒沉降产生的流场相互影响较大,颗粒的运动过程较为复杂,颗粒的沉降速度通常比单颗粒沉降时略有增大；在高盐度下,泥沙颗粒更容易粘结形成絮团,低盐度下颗粒几乎不絮凝；泥沙浓度较低时,不等速沉降引起的泥沙粘结絮凝几率较小,而泥沙浓度越高,泥沙碰撞、粘结的概率越大,形成的絮团越多。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-15
  1.1 研究目的与意义  6
  1.2 国内外研究现状  6-14
  1.3 本文的主要研究工作  14-15
第二章絮凝模拟的LB方法及其改进  15-35
  2.1 LB方法  15-20
  2.2 颗粒间作用力  20-25
  2.3 粘性泥沙絮凝的LB模型改进  25-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章两泥沙颗粒不等速沉降絮凝模拟  35-42
  3.1 两颗粒不等速沉降絮凝模拟  35-41
  3.2 本章小结  41-42
第四章颗粒与絮团不等速沉降数值模拟  42-49
  4.1 颗粒与絮团沉降研究进展  42-43
  4.2 考虑颗粒间作用力时单颗粒与絮团絮凝研究  43-47
  4.3 本章小结  47-49
第五章多泥沙颗粒不等速沉降絮凝研究  49-69
  5.1 盐度对多泥沙颗粒沉降影响的研究  49-60
  5.2 浓度对多泥沙颗粒沉降影响的研究  60-67
  5.3 本章小结  67-69
第六章结论与建议  69-71
  6.1 本文主要结论  69-70
  6.2 研究展望  70-71
参考文献  71-76
发表论文和参加科研情况说明  76-77
致谢  77

粘性泥沙不等速沉降絮凝的格子玻耳兹曼模拟研究

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