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相似文献
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1.
三维分形絮团沉降的格子Boltzmann模拟   总被引:3,自引:1,他引:2  
张金凤  张庆河  林列 《水利学报》2006,37(10):1253-1258
黏性泥沙絮团的形成机理和沉降特性对河口海岸细颗粒泥沙运动规律研究具有重要作用。为了从微观结构出发研究絮团运动机理,由扩散受限絮凝体聚集模型生成不同大小的分形絮团,引入格子Boltzmann方法模拟三维分形絮团的静水沉降,获得了絮团沉速的变化过程。比较格子Boltzmann算法模拟结果与采用盒子计数分维数的 Winterwerp絮团沉速公式,发现二者有较好的一致性,表明格子Boltzmann模拟方法可应用于河口海岸环境中的黏性泥沙运动研究。  相似文献   

2.
粘性细颗粒泥沙静水絮凝沉降生长的计算机模拟   总被引:5,自引:1,他引:4  
利用分形生长模型对粘性细颗粒泥沙的絮凝沉降过程进行了计算机模拟,在扩散受限的絮团聚集模型(DLCA模型)的基础上,初步研究了粘性细颗粒泥沙的絮凝沉降分形生长过程,并对最终的絮凝体进行了图像处理,得到了分形维数和颗粒浓度的关系。  相似文献   

3.
均匀切变水流对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响研究   总被引:2,自引:2,他引:0  
黏性细颗粒泥沙的絮凝是河流动力学中一个重要且尚未完善的研究课题。本文以分形聚集生长理论为基础,考虑了絮团破碎、泥沙浓度等因素的影响,使用三维无网格方法,在MATLAB平台上通过模拟泥沙颗粒和絮团在布朗运动、重力沉降和均匀切变水流作用下的碰撞黏结过程,研究了水流剪切作用对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响。研究结果表明:水流作用可提高颗粒之间的碰撞几率,促进絮凝,但高水流剪切力作用下絮团破碎现象明显,因此,水流速度梯度的大小对细颗粒泥沙的絮凝有一定的影响,即絮凝速度及絮团平均粒径随水流流速梯度的增大呈先增后减的规律;均匀切变水流作用下,絮团粒径分布均匀化,絮团在垂直水流方向上发育较好且分形维数较大。本文研究成果是进一步研究天然河道中黏性细颗粒泥沙絮凝机理的成功尝试。  相似文献   

4.
黏性细颗粒泥沙絮凝及沉降的三维模拟   总被引:5,自引:4,他引:1  
洪国军  杨铁笙 《水利学报》2006,37(2):0172-0177
鉴于试验观察黏性细颗粒泥沙悬浮体系絮凝-沉降过程存在技术困难,尝试以分形生长理论为基础,使用改进的受限反应絮团聚集(RLCCA)模型,在计算机上模拟这一复杂过程。模型考虑了絮团的分形结构与可渗透特性、泥沙浓度对悬浮液黏性的影响等因素,复演颗粒、絮团在重力沉降和布朗作用下的三维运动及相互碰撞并黏结的现象。在对模拟数据的统计分析基础上,讨论了絮凝-沉降过程的各种特性,结果表明:碰撞效率系数不同时,絮凝发育过程存在相似性。  相似文献   

5.
黄河高浊度水的絮凝形态学特性   总被引:3,自引:0,他引:3  
谭万春  金同轨  梅胜  李冬梅 《人民黄河》2006,28(5):10-11,58
在黄河泥沙高浓度悬浊液中投加阳型高分子聚合物进行沉降试验时,借助电镜观察、图像分析技术与“分维”特征参数,探讨了不同絮凝阶段含沙高浊水絮凝形态学参数的变化规律。结果表明:分形絮体的粒径呈广义的正态分布;絮体自由沉速的变化规律不能用传统的Stokes定律解释;不同泥沙浓度对应的絮凝形态学特性的发展变化规律相似;理想絮体分形结构出现在絮凝过程的中间时段,此时,絮体粒度分布集中、密实程度高、孔隙率小、沉速快、分维值最大。  相似文献   

6.
图像分析粘性细颗粒泥沙絮体孔隙初探   总被引:2,自引:0,他引:2  
以细颗粒含量较高的滇池底泥为例,利用SEM图像分析法和统计学方法,研究了粘性细颗粒泥沙絮体孔隙大小、形状及孔径分布,同时探讨了絮体孔隙大小及孔径分布与絮体沉速之间的关系.实验结果表明:粘性细颗粒泥沙絮体孔隙一般属于毛细管孔隙,孔隙投影面的形状近圆形;自然状态下絮体孔隙孔径近似呈对数正态分布;加入絮凝剂后,呈对数偏态分布;絮体沉速与絮体孔隙的大小和孔径分布具有较强的相关性.  相似文献   

7.
NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降动力学模式的影响   总被引:5,自引:2,他引:3  
细颗粒泥沙的絮凝沉降对泥沙输移、土壤渗透性以及污染物迁移有重要作用。在泥沙初始浓度为5g/L、10g/L、20g/L时,作者用吸管法研究了不同浓度NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响,认为细颗粒泥沙相对浓度随时间的变化符合双曲线型动力学模式,泥沙絮凝沉降越快,研究发现泥沙中值沉速(中值粒径)随泥沙初始浓度和NaCl浓度的增大而增大,但泥沙初始浓度和NaCl浓度较高时渐趋缓慢;细颗粒泥沙絮凝度与分散粒径呈幂函数关系,细颗粒泥沙絮凝临界粒径为0.0245mm。  相似文献   

8.
基于2008-2014年逐月现场激光粒度仪(LISST)在长江口徐六泾的定点观测数据,分析了河口控制站徐六泾的悬沙絮凝特性,研究给出絮团粒径与有效密度及沉速的关系。统计表明絮团平均粒径变化范围20~120μm,比分散颗粒中值粒径(平均5.3μm)大一到两个数量级。絮团的分形维数主要在1.8~2.4,有效密度变化范围70~600kg/m~3,其随絮团增大呈减小趋势。洪枯季对比表明,洪季絮团沉降速度比枯季大18%,平均沉速分别为0.26mm/s和0.22mm/s,比以往估算得到的长江口浑浊带絮团沉速小。由此说明为更好认识流域到河口的泥沙输运过程,有必要针对长江河口不同区域进行分段的研究。  相似文献   

9.
分形理论在泥沙研究中的应用概述   总被引:2,自引:0,他引:2  
论述了分形理论在泥沙研究中的应用,主要包括:泥沙颗粒物特性,群体泥沙组成及其沉积物排列方式,细颗粒泥沙絮凝体结构以及河流几何形态等;概括了当前在应用中的特点:促进学科交叉,形成新的研究领域;活跃传统思想,提供新的研究方法;同时指出值得注意的问题:分形算法的统一和规范,明确各研究对象分形维数物理意义并用于解决实际问题.  相似文献   

10.
黏性泥沙不等速沉降絮凝的格子Boltzmann模拟   总被引:1,自引:1,他引:0  
建立黏性泥沙运动的三维格子Boltzmann模型,对黏性泥沙不等速沉降絮凝过程进行全尺度直接数值模拟,从微观角度分析了泥沙颗粒不等速沉降形成的絮团特性和絮团成长过程。模拟结果与已有实验结果一致。模拟结果还表明,不等速沉降时不同泥沙浓度条件下形成的絮团若大小相近则沉降速度接近,但泥沙浓度对水体中泥沙总体平均沉速有明显影响,泥沙浓度越高,泥沙平均沉速越大,主要是因为泥沙浓度越大,颗粒之间越容易发生碰撞而形成更大、更多的絮团。  相似文献   

11.
从分界理论和分界阈值等方面,对泥沙分类、球体泥沙沉速、单矿质泥沙、黏粒溶胶、泥沙絮凝、泥沙触变、淤积初始干密度、沙波初始形态、推移质悬移质、床沙质冲泻质等冲积河流泥沙10组分界粒径(分界阈值上界为2.0 mm、下界为0.001 mm)进行了概述,给出了10组分界粒径的特性表和“谱系表”。10组分界粒径的本质核心是粗沙与细沙的划分;基于属性分类方法,10组分界粒径可划分为主要基于泥沙特性(第Ⅰ类),依赖于泥沙与水流两者特性(第Ⅱ类),依赖于泥沙、水流和河床演变三者特性(第Ⅲ类)3种类型;基于确定性分类方法,又可划分为分界意义明确和分界阈值确定(A类)、分界意义明确性较差或者分界阈值确定性较弱(C类)、介于两者之间(B类)3种类型。归纳提出了粗沙与细沙分界粒径、分界粒径与临界流速、泥沙沉速与起动流速等有关河流泥沙分界粒径的讨论问题和研究课题。研究成果提升了河流泥沙分界粒径的系统性和重要性,建立了泥沙“微观”特性与河流“宏观”特性之间的联系。  相似文献   

12.
The flocculation of fine sediments in the Three Gorges Reservoir (TGR) was confirmed in previous studies, but the flocculation characteristics have yet to be fully clarified. In this study, field measurements were conducted in the TGR to investigate the sediment flocculation characteristics. First, the instantaneous flow velocity and sediment concentration were measured through Acoustic Doppler velocimeter and sediment sampling. Then, the effective settling velocity was calculated based on the sediment diffusion theory to deduce the floc size and flocculation degree. Finally, the influences of particle size, flow velocity, and sediment concentration on flocculation were analyzed. Results showed that flocculation occurred in more than half of the sediments in the TGR, and the maximum flocculation degree was between 10 and 30. Flocculation weakened as particle diameter increased, with the critical particle size being approximately 0.018 mm, meaning that flocculation was unlikely to occur when the particle size exceeded the critical value. As the flow velocity increased, the flocculation degree first increased and then decreased, with the critical flow velocity being approximately 0.7 m/s, but the critical flow velocity increased with an increase in sediment concentration and tended to be a constant. The flocculation degree also increased with increasing sediment concentration and tended to be constant when the sediment concentration exceeded approximately 0.5 kg/m3. The results provide new information on the flocculation characteristics of the TGR and should be useful for understanding and simulating fine sediment transport in the TGR.  相似文献   

13.
淤泥的起动公式   总被引:4,自引:0,他引:4  
根据粘性细泥沙絮凝的电化学理论,导出颗粒之间粘着力的表达式,建立了包括粗,细泥沙在内的统一的临界起动切应力和临界起动流速公式。该式与已有的公式和实测资料进行了比较,符合良好,能较好地描述淤泥不同沉积密度时起动条件的变化。应用建议的起动公式,只需用常规试验测定几项基本参数,便可预报在不同沉积密度时的临界起动切应力或临界起动流速。  相似文献   

14.
近海与河口粘性泥沙输移过程——第六届INTERCOH 2000综述   总被引:3,自引:3,他引:0  
第六届近海与河口粘性泥沙输移过程国际学术会议主要包括以下内容 :1)粘性泥沙与湍流的相互作用 ;2 )淤泥动力特性的现场观测 ;3)粘性泥沙输移过程的数值模拟 ;4 )絮凝作用和絮凝团沉降速率 ;5 )淤泥底床侵蚀、固结过程。主要进展表现在 :1)分形理论被应用于粘性泥沙运动 ;2 )水声学技术、PIV技术的应用 ;3)原位剪应力测量装置 (ISIS)被应用于测量淤泥表面、床体上的侵蚀剪应力分布 ;4 )生物对粘性泥沙运动影响的研究 ,即利用环形水槽实验等 ,探讨异养细菌、超细胞聚合体对粘性泥沙稳定作用的影响 ;5 )一种健壮、有效的适应有限元数学模型 ,考虑絮凝、非牛顿流及高浓度下的湍流耗散 ,被用来解决粘性泥沙的输移问题。  相似文献   

15.
絮凝体的分形特性研究   总被引:9,自引:1,他引:8  
试验现象及电镜照片研究表明,絮凝体表面和内部具有高度不规则性,絮凝体的结构及其形成过程具有分形特征。从絮凝体的密度、孔隙率,絮凝体的粒径分布,絮凝体的强度、沉速,絮凝条件与分数维的关系并结合黄河泥沙试验,概述了絮凝体的分形特性及结构特征,同时对影响絮凝体分形特性的因素进行了分析。  相似文献   

16.
长江口二维非均匀悬沙数值模拟   总被引:3,自引:0,他引:3  
针对长江口水流泥沙运动的特点建立了非均匀悬沙的平面二维数值模型。在模型中考虑了波浪对流场的影响和对水流挟沙力的影响 ,在确定悬沙絮凝沉速时考虑了泥沙粒径、盐度、含沙量及水流紊动的影响。悬沙模型建立在曲线坐标下 ,悬沙输运方程采用破开算子的方法求解 ,平流项采用UltimateQuickest格式求解 ,提高了计算的精度。通过实测资料对数学模型计算的悬沙含量进行检验 ,表明它较好地反应了长江口地区泥沙的运动规律  相似文献   

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