管道含沙水流卵石运动CFD-DEM数值模拟参数确定方法技术

本发明专利技术涉及一种水工数学模型的参数确定方法，具体涉及一种管道含沙水流卵石运动CFD‑DEM数值模拟参数确定方法，属于水利工程领域，其IPC分类号为E02B 1/00。本发明专利技术首先通过物理力学试验、经验和理论公式等途径直接测定卵石、含沙水流的直接物理特性参数；随后在此基础上，采用颗粒冲击底板、管道排沙等数值模拟与物理试验相结合的手段，校核得到无法直接率定和物理意义不明确的系统模拟参数。CFD‑DEM数值模拟涉及的所有参数取值均有依有据，能够确保所建立的CFD‑DEM数值模拟结果正确性，且参数确定次序明确，确定方法简单有效。

【技术实现步骤摘要】
管道含沙水流卵石运动CFD-DEM数值模拟参数确定方法
本专利技术涉及一种水工模型的参数的确定方法，具体涉及一种管道含沙水流卵石运动CFD-DEM数值模拟参数确定方法，属于水利工程领域，其IPC分类号为E02B1/00。
技术介绍
近年来管道输送在工程领域应用越来越广泛，例如水库清淤管道排沙、河流湖泊疏浚工程等。就水库而言，中小型水库人工清淤常用方式有绞吸式挖泥船清淤、管道排沙等。绞吸式挖泥船利用绞刀等机械设备绞松疏浚区内淤积体，使得水、泥、石等混合形成泥浆，然后通过管道输送至指定区域。管道排沙是利用压缩空气或上、下游水位差作为动力将库区原状淤积物吸入排泥管道输送至库外。山区型水库库尾及变动回水区的淤积体内往往含有大量的卵石，上述几种人工清淤措施作业时经常会将大量卵石吸入管道。卵石进入管道后，不仅增大水流能量损失，而且因其运动速度明显小于管道内含沙水流流速，往往不能及时随浑水排出管外，易在逆坡、弯折管段处堆积，降低管道排沙系统的输送效率。为了揭示管道含沙水流卵石运动机理以提高排沙管道输送效率，一些学者采用基于Eulerian描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道含沙水流卵石运动CFD-DEM数值模拟参数确定方法，包括以下步骤：/n步骤1，卵石DEM直接物理特性模拟参数、含沙水流CFD直接物理特性模拟参数确定。卵石DEM直接物理特性模拟参数包括卵石与卵石之间摩擦系数μ

【技术特征摘要】
1.一种管道含沙水流卵石运动CFD-DEM数值模拟参数确定方法，包括以下步骤：
步骤1，卵石DEM直接物理特性模拟参数、含沙水流CFD直接物理特性模拟参数确定。卵石DEM直接物理特性模拟参数包括卵石与卵石之间摩擦系数μp-p、卵石与管道墙体之间摩擦系数μp-w、卵石与卵石之间恢复系数ep-p、卵石与管道墙体之间恢复系数ep-w、卵石密度ρp。含沙水流CFD直接物理特性模拟参数包括含沙水流的密度ρf、含沙水流的动力粘滞系数μf。采用休止角测定物理试验得到μp-p(具体操作如图2所示)。采用三颗粒滑动物理试验得到μp-w。通过颗粒冲击物理试验获得ep-w、ep-p。通过质量体积法测定ρp和ρf。μf通过公式计算得；该公式中，清水动力粘滞系数μ单位为kg/(m·s)，浑水动力粘滞系数μf单位为kg/(m·s)，含沙水流的体积含沙量SV的单位为无量纲，中值粒径d50的单位为mm。
步骤2，卵石DEM系统模拟参数确定。卵石DEM系统模拟参数包括卵石与卵石之间阻尼系数βp-p、卵石与管道墙体之间阻尼系数βp-w。在步骤1确定的卵石与卵石之间恢复系数ep-p、卵石与管道墙体之间恢复系数ep-w基础上，通过公式和计算得到βp-p和βp-w。
步骤3，卵石DEM间接物理特性模拟参数确定。卵石DEM间接物理特性模拟参数包括卵石杨氏模量Gp和泊松比vp。首先在卵石Gp、vp的常见取值范围内选定Gp、vp初值，建立单个卵石颗粒撞击卵石颗粒的DEM数值模型，然后赋值由步骤1、2已确定的参数ρp、μp-w、ep-w、βp-w、μp-p、ep-p和βp-p，同时进行相同尺度和工况下物理试验。在其他数值模拟参数不变条件下，在初步取值范围内调整Gp、vp参数，当DEM数值模拟单颗粒卵石撞击后运动轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：来志强，江恩慧，王仲梅，赵连军，徐梓曜，徐阳，梅锐锋，吴国英，武彩萍，高梓轩，田文祥，樊科伟，王嘉仪，潘丽，任艳粉，张文皎，来嘉豪，王远见，李军华，许琳娟，张向萍，张清清，王贞，
申请(专利权)人：黄河水利委员会黄河水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41