渠道潜冰底面水压力分布特性的数值模拟研究

潜入冰盖底面的冰凌称为潜冰,潜冰的停滞和堆积可能形成冰塞、冰坝等严重的冰情现象。潜冰的运动形式与其底面的水压力密切相关。本文采用Realizable k-ε紊流模型,对潜冰底面的压力分布进行了三维数值模拟研究。通过与Larsen的试验数据对比,验证了该数值模型的可靠性与正确性。潜冰底面的水压力是前缘分流效应与文丘里效应共同作用的结果。模拟结果表明:潜冰底面前缘效应与文丘里效应不仅与冰盖下平均流速V,相对水深t/h密切相关,而且随相对宽度b/B而变化:文丘里效应与b/B呈正比,前缘效应与b/B呈幂相关。通过对数值模拟结果进行分析,得到了考虑潜冰宽度影响的潜冰底面文丘里效应压强和前缘效应压强的计算公式,并在此基础上提出了潜冰底面水压力的估算公式。