水下管道附近泥沙沖刷的三維數(shù)值模擬

摘要：該文在FLUENT軟件中使用用戶自定義函數(shù)UDFs進行二次開發(fā),耦合了基于有限差分方法求解的泥沙輸運模型,建立了模擬海底管線周圍三維流動和沖刷的數(shù)值模型。針對推移質(zhì)運動,采用輸沙率得到床面的高程變化,并使用動網(wǎng)格技術(shù)更新床面計算網(wǎng)格。針對流動時間尺度與泥沙輸運時間尺度的差異,采用了不同的計算步長來提高效率。通過與實驗數(shù)據(jù)進行比較驗證了該模型的有效性及計算精度,并利用該數(shù)值模型模擬管道附近的三維沖刷發(fā)展過程,探索了不同希爾茲參數(shù)條件下沖坑的發(fā)展規(guī)律和流場變化情況。可以觀察到在管道兩側(cè)壓力差的作用下,管道后方出現(xiàn)一個隆起的沙波,并伴隨著渦旋的產(chǎn)生。該文的計算方法可以很方便地推廣到k??其它局部沖刷過程的模擬研究。