中文摘要：

新疆河流泥沙灾害严重，由泥沙运动引起的环境问题也比较多，研究弯曲河道泥沙运动机理对减轻自然灾害和改善生存环境具有重要理论意义。一般认为科氏力只对大尺度水域水流运动的影响比较明显，在小尺度流体运动过程中忽略不计。但在小尺度的排沙漏斗模型和原型工程中都发现科氏力对旋转多相流中泥沙的作用显著，证明科氏力在小尺度旋转两相流中是存在的，其对颗粒的运动作用是不可忽略的。本课题针对不同流量下矩形管道内固体颗粒水平和垂直旋转运动进行了大量试验研究，通过分析固相颗粒在旋转水流中受力作用，结果表明，旋转水流角速度对颗粒运动有较大的影响，在一定条件下，旋转科氏力与离心力满足抛物线的关系，尤其是在小尺度低速度旋转水流中，固体颗粒所受的旋转科氏力所占比例较大，在受力分析中不应被忽略，而离心力和虚假质量力所占比例很小。课题通过对物理模型实验和原型工程的观察和量测，结合数值模拟计算，围绕旋转科氏力对固体颗粒作用的过程，探索了旋转科氏力的成因，阐明了小尺度下旋转多相流中科氏力作用的力学机理，为弯曲天然河道、人工弯道、排沙漏斗内的泥沙运动研究提供一条新的研究思路。