FLOW3D中的沈积物冲刷与流体动态模拟

"本文档介绍了FLOW3D软件中关于沈积物冲刷模拟的设定步骤以及相关的物理模型，包括Air Entrainment（卷气模型）、Bulking vs. Non-Bulking Air Entrainment、Cavitation Model（穴蚀模式）和Cavitation Potential Model。" 在沈积物冲刷模拟中，FLOW3D提供了专门的Sediment Scour功能，用户可以通过Model Setup > Physics tab > Sediment scour button来开启这一模式。在设置过程中，你需要定义不同的沈积物参数，如粒径大小和密度。Critical Shields Number通常是可选的，如果没有输入，软件会自动根据Shields-Rouse方程式计算。Drag Coefficient用于描述颗粒与流体间的阻力，一般球形颗粒取0.5，而粗糙或不规则颗粒可能需要更大的数值。Entrainment & Bed Load Coefficients的默认值分别是0.018和8.0，但可以根据实际情况和实验数据进行调整。Angle of Repose参数默认为空，表示该功能未启用，它涉及到沈积物堆积角度的计算。 接下来，文档提到了Air Entrainment模型，这是描述流体中卷入气泡的现象。卷气在水处理、河川生态、水电站溢洪道保护、水跃现象、金属铸造及民生用品填充等场景中都可能起到关键作用。Flow3D区分了Bulking和Non-Bulking两种卷气模式，前者考虑了卷入气体对流体密度的影响，后者则假设卷气量较小，不影响流体密度。 Cavitation Model是直接模拟穴蚀的模型，当流体压力低于特定的穴蚀压力时，气泡会形成。这个模型允许用户控制气泡生成的速率，并需确保网格足够细以解析气泡。然而，对于极小的初始气泡，可能因网格尺寸限制而无法准确模拟。 最后，Cavitation Potential Model是一种效率较高的方法，它通过积分流体压力与穴蚀压力之差来预测穴蚀可能发生的地方，而不直接计算气泡生成。这种方法可以有效地预估潜在的穴蚀区域。 FLOW3D提供了丰富的物理模型来模拟复杂的流体动力学问题，包括沈积物冲刷、卷气和穴蚀等，这使得用户能够更准确地理解和预测这些自然或工程环境中的现象。在进行模拟时，根据具体的应用场景和实验数据选择合适的参数至关重要。