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基于CFD-DEM耦合数值模拟的迷宫流道水沙运动规律研究
论文：基于CFD-DEM耦合数值模拟的迷宫流道水沙运动规律研究
摘要：随着水资源的日益紧缺，水沙输沙问题愈发突出。迷宫流道作为一种新型的输沙工程形式，具有结构简单、建设成本低、输沙效果良好等优点，因此逐渐被广泛应用。本文结合CFD-DEM耦合模拟技术，构建了数值模型，研究了迷宫流道中水沙运动规律。结果表明，迷宫流道中细沙输沙能力显著强于粗沙，流速对输沙量的影响较为显著，在一定范围内提高流速有助于提高输沙效率。同时，迷宫流道中存在较为明显的水流分流现象，通过调整迷宫流道设计，可以实现流动分流，提高相应位置的输沙效率。
关键词：CFD-DEM耦合模拟技术；输沙；迷宫流道；分流
引言:随着人口的增加和城市化的发展，水资源愈发紧缺，水沙输沙成为治水关键问题。迷宫流道作为一种新型的输沙工程形式，具有流动力学特性复杂、结构简单、建设成本低、输沙量大等优点，因此逐渐被广泛应用。因此，研究迷宫流道中水沙运动规律具有重要意义。
材料与方法：本文采用CFD-DEM耦合数值模拟技术，搭建了迷宫流道数值模型。首先，将迷宫流道离散化成为一系列小立方体，对其进行网格划分。然后，采用流体动力学（CFD）模拟水流动，采用离散元法（DEM）模拟沙粒的输运。在模拟过程中，考虑交错网格技术（AMG）和基于体积的交错网格（VAMG），确保模拟精度。
结果与分析：本文分析了迷宫流道中水沙运动规律。首先，通过计算发现，细粒沙对输沙的作用优于粗沙。其次，流速对输沙量的影响也较为显著。在流速一定范围内，提高流速有助于提高输沙效率。最后，研究发现，迷宫流道存在较为明显的水流分流现象。调整迷宫流道设计，实现流动分流，可提高相应位置的输沙效率。
结论：本文通过CFD-DEM耦合模拟技术，深入研究了迷宫流道中水沙运动规律。结论表明，细粒沙对输沙的作用优于粗沙，流速对输沙效率的影响显著。同时，迷宫流道中存在较为明显的水流分流现象，通过调整迷宫流道设计，可以实现流动分流，提高相应位置的输沙效率。本文研究成果可为迷宫流道的设计和实际工程应用提供重要参考。