幂律流底泥的质量输移和流场

基于欧拉坐标系,在波浪与底泥相互作用的两层系统中,对表面波作用下底泥的质量输移进行理论研究.上层为水;下层为底泥,用幂律流模型描述;波动由施加在在自由水表面上的周期性压力荷载驱动.基于浅水波和小变形假设,采用摄动分析将运动方程和边界条件展开到二阶问题,并采用数值迭代法计算求解非线性微分方程.分析幂律流流动指数和压力荷载的变化对流场分布、质量输移速度以及自由水面和泥-水界面位置变化的影响.结果发现,随着幂律流流动指数的减小,由于受到界面剪切作用,泥-水界面附近流场中出现环流结构和流动间歇性停止现象,同时质量输移速度迅速减小.为验证理论分析的正确性,将质量输移速度计算结果与水槽试验结果进行对比,结果发现两者吻合较好.