随机填充渗透性沉积物床上的紊流开放河道流动的孔隙分辨率研究
摘要：平均到细孔，直接数值模拟（DNS）系统地研究了在随机填充的多孔沉积物床中，三个渗透率雷诺数分别为2.56、5.17和8.94（代表自然河流系统）下的水流湍流与地下水流之间的相互作用。采用时空平均方法来量化雷诺应力、形成应力、平均流动和切割深度以及沉积物-水界面（SWI）处的混合长度。平均流动和切割深度随着雷诺数增加而增加，并且被发现是非线性的渗透率的函数。雷诺应力、形成应力和压力变化的峰值和显著值都发生在床层的顶部，这也通过对仅具有顶层沉积物颗粒作为粗糙度元素的不透水墙进行模拟得到了证实。规范化的局部床层应力的概率分布函数（PDFs）在所有雷诺数下均收缩，并且它们的均方根波动被认为遵循对数相关性。局部床层应力和沉积物颗粒受到的阻力和升力力的波动主要是顶层造成的，它们的PDFs是对称的，并且有重尾，可以被一个非高斯模型很好地表示。床层应力统计学和SWI处的压力数据可能用于模拟起始运动和纵向尺度输运在hyporheic带的边界条件提供更好的条件。
作者：Shashank K. Karra, Sourabh V. Apte, Xiaoliang He, and Timothy Scheibe
论文ID：2308.08039
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-17