金钊

（南京理工大学，江苏 南京 210000）

1 简介

不同密度的流体汇集时会产生重力流体，而且它与许多实际工程应用都紧密相关，如有害气体的分散或海洋船舶中化学物质的溢出。粉末状的雪崩和大火中的火焰扩散便是典型的重力流体例子。

目前对重力流体的研究大多假设它们是在水平面上的扩散。然而，在实际的应用中，重力流体大多沿着斜面扩散。因此，在本项目中，将对不同斜度的重力流体进行直接数值模拟。然后将从模拟中获得的数据通过Python 中编程的分析软件进行处理。将其分析结果应用于重力流体模型的研究和评价中，以便用于工业应用。

2 相关研究概述

在相关文献中，从水平边界上瞬时有限波动源产生的重力流体引起了人们的广泛关注。

对于斜坡下的重力流，Birman用二维纳维叶－斯托克斯方程和实验研究了斜坡角对经典的全深度交换流体的影响。

并且Seon在一个倾斜的管道进行了重力流体实验。而Hallez 和 Magnaudet则对重力流体在一个圆柱形管道和在一个正方形通道进行了二维和三维模拟。

另在相关论文中，其利用二维数值模拟正确地预测了流体的加速度和恒定速度的下降阶段。然而，当重力流体由于可能的三维涡相互作用而减速时，它则无法与实验数据相匹配。本文以二维模拟数据为基础，对一个9度的斜坡和平面上的重力流体的发散进行了全面的研究。

3 主题和任务

本课题的主要工作是对重力流体在不同坡度倾角下沿均匀斜坡向下扩散的直接数值模拟的结果进行分析。……