Investigation on the Motion, Diffusion and Deposition of Direct Dumped Soil in Flowing Waters

直接倾倒土体在流水中的运动、扩散和沉积研究

基本信息

  • 批准号:
    08455232
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It is found, from theoretical as well as experimental studies, that the maximun half width H, average buoyancy forceB and falling velocity V of both saline and particle clouds falling in quiescent waters have the following relationships ; against falling distance z H = KィイD21ィエD2z, V = KィイD22ィエD2zィイD1-1/2ィエD1 B = KィイD23ィエD2zィイD1-2ィエD1 initial total buoyancy WィイD20ィエD2 H = CィイD21ィエD2, B = CィイD22ィエD2WィイD20ィエD2, and V = CィイD23ィエD2WィイD31/2(/)0ィエD3. KィイD21ィエD2 for H, B and V in saline clouds become constant although their values are different. On the other hand, KィイD21ィエD2 in particle cloud clouds are function of particle Reynolds number Rp and their dependence on Rp are different for H, B and V. Similar relationships are also true for CィイD21ィエD2. Both saline and particle clouds falling in flowing waters also follows the same relationships against z and WィイD20ィエD2 as the case of quiescent waters although the buoyant clouds advect at the speed of ambient water flow velocity U. But ambient wa … More ter flow alters the values of KィイD21ィエD2. The functional relationships for KィイD21ィエD2 expressed in terms of Rp and U are reduced from extensive experimental study.It is found experimental that major flow characteristics of both saline and particle clouds before and after impingement on the bottom boundary are not dependent on both initial total buoyancy force WィイD20ィエD2 and ambient water depth h.Major flow characteristics of buoyant clouds traveling along bottom boundary after impingement can be distinguished into two regions ; transitional and gravity-current-like regions. Based on careful experimental work, we developed the functional relationships, that are able to adequately describe major flow characteristics of buoyant clouds in each region.A new numerical simulation model for high concentration turbidity clouds is developed, utilizing Large Eddy Simulation (LES) and one-fluid model, coupled with a newly developed CCS scheme for advective-diffusion equation as well as the modified Smagorinsky model for SGS model. Model constants are determined by comparing with experimental results in the falling stage. Using the model constants, it is demonstrated that the proposed numerical model can well simulate both the motion of particle clouds and depositional profile of particles. Capability of the model is demonstrated further through numerical simulations in the presence of a silt fence. Less
理论和实验研究发现,在静止水中落下的盐云和粒子云的最大半宽度H、平均浮力B和落下速度V与落下距离z H = Kii D21D2z有以下关系: V = KD22D2zD1-1/2D1 B = KD23D2zD1-2D1另一方面,盐云中的 H、B 和 V 的初始总浮力 WiD20D2 H = CD21D2、B = CD22D2WD20D2、V = CD23D2WD31/ 2(/)0 D3 变为常数。 ,粒子云中的 KD21D2 是粒子雷诺数 Rp 的函数,并且它们对 Rp 的依赖性对于 H、B 和 V 是不同的。对于 CD21D2 来说,类似的关系也成立。盐水和流水中的粒子云也遵循与 z 相同的关系。和 WiiD20 作为静止水域的情况,尽管浮力云以环境水流速度 U 的速度平流。但是环境wa … 更多 ter 流量改变了 KIID21D2 的值。通过大量的实验研究,减少了以 Rp 和 U 表示的 KIID21D2 的函数关系。实验发现,撞击前后盐水和颗粒云的主要流动特征。底部边界上的浮力云移动的主要流动特征不依赖于初始总浮力和环境水深h。撞击后沿着底部边界可以分为两个区域;基于仔细的实验​​工作,我们开发了能够充分描述每个区域中浮力云的主要流动特征的函数关系。利用大涡模拟(LES)和单流体模型,结合新开发的平流扩散方程 CCS 方案以及改进的 Smagorinsky 模型,开发了新的高浓度浊度云数值模拟模型。通过与下落阶段的实验结果进行比较确定了模型常数,表明所提出的数值模型能够很好地模拟颗粒云的运动和颗粒的沉积剖面。在存在已证实的淤泥围栏的情况下进一步进行数值模拟。

项目成果

期刊论文数量(43)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
X.Ying,J.Akiyama et al.: "The Large Eddy Simulation of Heavy Turbulent Thermal" Annual Journal of Hydraulic Engineering. Vol.43. 899-904 (1999)
X.Ying,J.Akiyama等:“强湍流热力的大涡模拟”水利工程学报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
秋山壽一郎ら: "静水中に瞬間的に投下された重たい流体塊の流動特性に関する研究"水工学会論文集. 第42巻. 529-534 (1998)
Juichiro Akiyama 等人:“重流体瞬间落入静止水中的流动特性的研究”,日本水利学会学报,第 42 卷,529-534(1998 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
X.Ying,J.Akiyama,M.Ura: "Large Eddy Simulation of Heavy Turbulent Thermal"Annual Journal of Hydraulic Engineering. Vol.43. 899-904 (1999)
X.Ying,J.Akiyama,M.Ura:“强湍流热力的大涡模拟”水利工程学报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
X. Ying, J. Akiyama and M. Ura: "Motion of Dense Fluid Released into Quiescent Water with Finite Depth"Journal of Hydraulic, Coastal and Environmental Engineering. No.635/II-49. 141-152 (1999)
X. Ying、J. Akiyama 和 M. Ura:“将稠密流体释放到有限深度的静止水中的运动”水利、海岸和环境工程杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Akiyama et al.: "Swarms of Fine Particles Falling Through Quiescent and Flowing Waters"J.of Hydroscience and Hydraulic Engeineering. Vol.18(掲載予定). (2000)
J. Akiyama 等人:“穿过静止和流动水域的细小粒子群”,水科学与水利工程杂志,第 18 卷(即将出版)。
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  • 通讯作者:
    KATSURA Yuuki

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    $ 4.8万
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    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)

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    $ 4.8万
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