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相似文献
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1.
平底光面明渠中紊流猝发的特性研究   总被引:2,自引:2,他引:0  
在保持循环水槽底部平整和表面光滑仅改变流速的条件下进行了系统的实验研究 ,重点研究了雷诺数ReR 对紊流猝发的形态和特性的影响。采用流场综合分析法将流动显示与计算机图像处理相结合 ,与常用的点流速条件检测猝发现象相比有了明显改进 ,有利于加深对明渠紊流猝发的认识。PIV激光片光源频闪技术拍摄的猝发系列照片生动展示了明渠紊流流场的猝发特性 ,可用于直接分析 ;再经过计算机图像处理后可绘制流速矢量场图并进行相关计算分析。试验表明猝发喷射角约为 4 0°~ 6 0°,雷诺数ReR 增大会使喷射角略有增加 ;猝发喷射高度约可达到边界层名义厚度的 1/4~ 1/3高度。雷诺数ReR 增大明显增加了多头群体喷射现象 ,无量纲猝发周期加大 ,喷射尺度和清扫尺度也有增大趋势。对试验的分析表明雷诺数ReR 对明渠中紊流猝发的特性有重要影响 ,增大ReR 使得流态加剧向紊动转变  相似文献   

2.
粗糙床面明渠水力特性研究   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
粗糙床面非均匀流的水槽试验表明,非均匀流断面的垂线流速分布需用两个对数公式分别描述;粗糙床面的流速分布较光滑床面不均匀;非均匀流的紊流度分布随相对水深的增大而趋于均匀;粗糙床面非均匀流糙率系数的变化规律与光滑床面近似。  相似文献   

3.
淤泥质床面上减阻流动的紊动特征   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文对不同密度的淤泥质床面上水流运动的流速分布、减阻特征、紊流度、紊动猝发周期和能谱结构进行了系统的实验研究,并与刚性床面的结果进行了比较分析,结果表明:淤泥质床面具有减阻、增速、抑制紊流猝发产生和减小紊动耗散率的作用。  相似文献   

4.
在分析已有近壁区光滑床面定性观察和定量测量结果的基础上,对完全粗糙床面明槽湍流偏斜系数S沿垂线的分布进行了讨论。结构表明:对于完全粗糙床面,当H/ks>1.0,在y/H<0.2的范围内有S>0,这意味着可能也存在低速条带,即流体紊动亦是由猝发所致;而对于H/ks<1.0,即对于大尺度粗糙,紊动产生的途径有待进一步研究。  相似文献   

5.
为揭示密排粗糙床面对明渠水流紊动参数的定量影响规律,采用不同直径的圆形玻璃珠制作了3种密排加糙床面,基于光滑床面和加糙床面明渠紊流PIV流场测试资料,探讨了加糙后紊动强度、雷诺应力和紊动能等参数的变化特征。结果表明:床面粗糙对紊动参数的影响主要体现在内区,而外区紊动参数的变化相对较小。加糙后纵向和垂向紊动强度相对值u'~+、v'~+在内区呈现不同的变化规律,流量相同时,粗糙雷诺数Re_*越大,v'~+越大,而u'~+越小;床面粗糙对内区水流有抑制纵向紊动和加强垂向紊动的双重作用,而对外区水流有加强纵、垂双向紊动的作用;床面加糙对垂向紊动强度的影响总体大于纵向。加糙后内、外区的雷诺应力绝对值均增大,内区增幅尤为明显,雷诺应力增大的原因在于水流质点混掺强度和频次均增大。不同工况紊动能相对值E~+在内区差异明显,随着相对水深η的增大,E~+差异逐渐减小,在水面附近趋于一致;加糙后内区紊动能绝对值总体减小,而外区紊动能绝对值有所增大,内、外区紊动能变化与床面粗糙抑制水流纵向紊动强度和加强质点垂向混掺作用等因素有关。  相似文献   

6.
在长江口区主航槽中利用悬浮物浓度测定系统(ACP-1)第一次获得了近底紊流“猝发”(burst)和床面泥沙喷发(ejection)的连续时间序列可视图像和数据,同时利用高分辨率流速仪以及旁侧声纳、热敏式双频测深仪等手段获得了大量底形沙波的实测图像和数据。这些图像和数据结果表明长江口南支-南港之间粗粉砂至极细砂在涨落潮流的作用下,呈现静止——细颗粒泥沙起、悬扬——粗颗粒喷发运移的同时进行大尺度底形运动—细颗粒起扬、悬扬—静止的输移循环模式,即当U<50cm/s,泥沙在底床上基本不运动;50cm/s<U<65cm/s,小尺度紊流猝发发生,泥沙开始小尺度起扬,并有幕式猝发现象;65cm/s<U<100cm/s时,小尺度紊流猝发强度和持续宽度急剧增大,床面细颗粒泥沙开始喷发导致床面开始冲淤,形成中小尺度沙波;100cm/s<U<110cm/s时,大尺度紊流形成,床面粗颗粒泥沙开始喷发;到了U>110cm/s时,宏观紊流规模更大,床面粗颗粒泥沙的喷发强度和持续宽度急剧增大,导致床面形成大尺度沙波运动。由于U>110cm/s的落潮流速远远大于涨潮流速,且落潮最大流速达137cm/s,落急(流速>100cm/s)历时(3小时16分)长,因而发育了大量陡坡朝向下游的大尺度底形沙波,尤其是波长>10m的大尺度沙波都是朝向落潮流方向;而涨潮最大流速仅113cm/s,涨急(流速>100cm/s)历时仅约40分钟,因而没有发育朝向上游方向的沙波。  相似文献   

7.
不同床面下极细沙水流对糙率影响的试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用天然黄河极细沙进行了不同床面、不同流量、不同含沙量情况下极细沙水流对糙率影响的水槽试验.结果表明:光滑水泥床面以及在光滑水泥床面上加糙的床面,均有减阻现象但不明显;在粗糙床面上,糙率系数随含沙量的增大而减小,但当含沙量为60~100 kg/m3时,糙率变化比较平缓,超过100 kg/m3时,糙率随含沙量的增加而减小;对于不同级配的悬沙,当含沙量超过某一临界含沙量时,糙率随含沙量的增大而减小,且细颗粒含量越大,减阻现象越明显.  相似文献   

8.
本文采用流场显示照相法和激光流速仪研究紊流的近壁绕流结构.实验结果表明,紊流处于光滑区、过渡区和粗糙区完全在于紊流绕过糙率后是否发生分离和分离层的发展程度,从而明确了紊流的近壁绕流的实际结构. 本试验也研究了处于层流向紊流过渡状态下的明渠水流的紊动规律.实验资料表明,过渡状态下的水流的紊动具有明显的阵发性和随机性,并实际统计了不同雷诺数下的紊流发生率.  相似文献   

9.
含沙高速水流的磨蚀机理和掺气抗磨作用   总被引:2,自引:0,他引:2  
含沙高速水流易引起过流面材料的磨蚀破坏。本文探讨了泥沙磨蚀机理,提出了影响磨蚀的因素;基于紊流猝发理论,建立了混凝土材料壁面磨蚀率的计算公式;根据试验数据导出了掺气水流中混凝土材料壁面磨损率的经验公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的磨蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速、含沙量的提高而增大。利用掺气可有效地降低过流表面的泥沙磨蚀率。  相似文献   

10.
本文以动理学理论的Boltzmann方程为基础,考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用,分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题,得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究了跃移层内运动颗粒的浓度垂线分布,并将本文结果与实测跃移层内浓度垂线分布及实测跃移层顶部浓度进行了对比,结果表明理论与实验两者符合较好。  相似文献   

11.
To analyze the mechanism of drag reducing effect by coupling flexible tubes with turbulent flow, based on experimental examination of more obvious turbulent drag reduction effect in flexible tubes than in rigid tubes, experimental investigation was performed on the effect of turbulent drag reduction, fluctuating vibration characteristics of flexible tube and the correlations by using a double-tube system and laser displacement sensor. The results are as follows: with the decrease of the thickness of the flexible tubes, the root mean square of fluctuating amplitude of the outer wall of the tubes increases, and the non-dimensional burst period increases, resulting in the increase of the reduction rate of drag coefficient by coupling flexible tubes with turbulent flow. At applied pressure-balanced air on the outer wall and the Reynolds number of about 1.75×10^4, the non-dimensional burst periods of the flexible tubes with the thickness of 2 mm, 3 mm, 4 mm are 141, 126, 105, respectively.  相似文献   

12.
运用Fluent软件建立雷诺应力模型,模拟不同冰盖覆盖度下恒定均匀流流场,从纵向时均流速、二次流、雷诺应力、紊动能等方面揭示部分冰盖下水流的水力特性。结果表明:岸冰的形成会导致冰盖下水流在断面上重新分配,明流区流速增大,冰盖下流速减小;横向动量交换产生复杂的二次流结构,涡体形状、数量、大小和位置随着冰盖覆盖度的增加而变化;雷诺应力断面分布较复杂,冰盖附近区域雷诺应力为负值,负值区范围与冰盖覆盖度密切相关,并凸向明流区;冰盖、边壁和床面的粗糙度不同导致紊动能在断面上的分布呈现出明显的差异,冰盖区紊动能大于明流区的值,反映出岸冰对冰盖下水流结构影响的复杂性。  相似文献   

13.
通过试验研究了清水湍流和泥浆湍流中加入推移质后时均流速分布、脉动强度、概率密度分布、相关系数、频谱密度分布等的变化.试验结果证明,清水和泥浆湍流中加入推移质后时均流速减小,时均流速梯度增大,脉动加强.泥浆过渡区湍流上部为层流,有流核,加入推移质后,上部层流转变为湍流,流核消失.分析证明,这是由于推移质运动增大了雷诺应力和时均流速梯度,因而增大了时均流动向脉动传递的能量的缘故,清水湍流中加入推移质后脉速概率密度分布偏离正态,偏态系数加大.泥浆湍流中加入推移质后相关系数降低,脉动的随机性增大.泥浆湍流的脉动能量集中于低频脉动.由于推移质也可以吸收低频脉动能来支持其运动,所以加入推移质后泥浆湍流的低频脉动能量降低,高频脉动能量增大.  相似文献   

14.
为深入了解开孔促淤板周围的水流特性,通过室内概化水槽试验分析了开孔促淤板前后的水流紊动特性,采用声学多普勒流速仪(ADV)测量了开孔促淤板前后典型断面上的三维瞬时流速,分析了典型断面上的时均流速、紊动强度、雷诺切应力和紊动能的分布规律。试验结果表明:板后近板区出现回流区,且回流区与开孔促淤板格栅位置相对应;板后水流相对紊动强度、雷诺切应力及相对紊动能明显大于板前,开孔促淤板对板后近板区水流影响较大;随着与开孔促淤板距离的增大,回流现象消失,流速变化趋于稳定,水流相对紊动强度减小且最终趋于稳定,相对紊动能出现折减且折减率逐渐降低;靠近近板区xOy面雷诺切应力大于yOz面雷诺切应力,靠近下游xOy面雷诺切应力与yOz面雷诺切应力相差较小。  相似文献   

15.
有植被的河道水流紊动特性模型试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
通过物理模型试验,研究了有植被的河道水流紊动特性.试验结果表明,在复式断面河道滩地种植柔性植被后,滩地糙率增大,水流紊动更为剧烈,河道水流紊动强度峰值由原先的滩槽交界区转移到滩地区.滩地的水流紊动强度沿程递减;滩槽交界区的水流紊动强度沿程不断增大;主槽的水流紊动强度主要与床面糙率有关,滩地植被影响了滩地水流的归槽时间,使主槽水流流速沿程增大.  相似文献   

16.
对称突扩分离再附水流现象广泛存在于工程和生活中,流道突扩易产生局部水头损失、压力变化、结构振动、次生噪声等,对称突扩存在流场对称性失稳现象,如管道对称突扩等。然而,由于紊流的复杂性和量测技术的局限性,人们对其流动特性和流态演变规律认识仍然不足,有必要开展对称突扩流动的流场结构分析研究。本文基于物理模型试验和高精度图像粒子测速技术,模拟了不同雷诺数条件下(Re=539~48 911)对称突扩水流流动现象和精细流场结构,包含层流、过渡流和充分发展的紊流典型流态,随着雷诺数Re增加,流态从层流过渡到紊流,从对称到非对称分布,其流态发生对称性失稳,高雷诺数紊流时主流偏向一侧,流场结构相对稳定;揭示了突扩水流主流两侧形成的非对称分布的大尺度涡漩结构,其与流场对称性失稳有关联。  相似文献   

17.
City channels often have a smaller width-to-depth ratio in comparison to natural rivers due to the limited land availability. The penetration of the tributary into the main channel can cause the distortion of the shear layer. The main purpose of the present study is to investigate the mean and turbulent flow structure in the distorted shear layer in a discharge-adjustable plexiglass circulating flume. Three-dimensional velocities were collected and hydrodynamics and turbulence characteristics such as mean velocity field, turbulent kinetic energy, Reynolds shear stress, turbulence spectrum, and occurrence probabilities of quadrant events were analyzed. The results showed that a stronger helical cell was formed and extended for a longer distance downstream when the tributary channel had a higher flow rate than the main channel. The maximum Reynolds shear stress and the ejection and sweep events were mainly distributed at the middle zone of the water depth, rather than near the water surface, which were coincident with the shear layer as indicated by the turbulence kinetic energy. No obvious energy concentration was observed, and the power law relations for individual velocity components all had an exponent slightly larger than −5/3 in the flow frequency. The distortion of the shear layer resulted in an increase in occurrence probabilities of ejection and sweep events within the shear layer, which were related to the turbulence presenting vortices induced by wall. If the discharge ratio remained unchanged, an increase in the discharge of both channels resulted in an increase in some parameters, such as velocity, turbulent kinetic energy, and the absolute values of Reynolds shear stress, while the shear layer was distorted to a larger extent as the discharge of each channel decreased. All these results suggested that sediment transport, bed morphology and contaminant transport in the distorted shear layer at city channel confluences may differ significantly from that at natural river confluences.  相似文献   

18.
动水环境中有限宽窄缝湍射流的水力特性研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
姜国强  李炜  陶建华 《水利学报》2004,35(12):0051-0055
本文采用粒子图像测速(PIV)系统,在分析了水中粒子跟随性的基础上,对动水环境中多种喷口长度和流速比情况下的有限宽窄缝湍射流近区流场进行测试,并结合数值模拟结果分析讨论了动水环境中有限宽窄缝湍射流的近场三维流动特性。在实验观测的流速比范围内,射流势流核长度随着流速比的增加而增大并逐渐趋近于平面自由湍射流的势流核长度,雷诺数对射流的发展轨迹影响很小,射流发展主要由流速比控制。同时,给出了射流背流面逆流区长度与流速比、喷口形状因子之间的关系。  相似文献   

19.
为深入探索植被倒伏条件下水流结构的内在规律,开展植被茎秆直径对坡面流水流特性影响的试验研究。试验固定坡度为1. 0%,倒伏角度为20°,取茎秆直径为2 mm、3 mm、4 mm进行室内明渠流模拟试验。结果表明:在相同直径条件下,随水深增大,Darcy-Weisbach阻力系数逐渐增大,雷诺数呈线性增大,弗劳德数呈幂函数形式下降;在相同水深条件下,随茎秆直径增大,DarcyWeisbach阻力系数增大,雷诺数与弗劳德数随之而减小,且当茎秆直径每增加1 mm,阻力系数平均增大33. 76%,雷诺数平均减小2. 57%,弗劳德数平均减小8. 33%。  相似文献   

20.
The effects of bed-load movement on mean flow characteristics were experimentally investigated using particle image velocimetry (PIV). The gravel beds associated with open-channel flow are hydraulically rough, and two types of grain with different median diameters were used. The flow field and bed load motion images were simultaneously obtained via the particular experimental setup. The mass of sediment particles instantaneously moving on the bed, i.e., the sand-wave, was observed in the experiment. It was found that the sand-waves have an average friction angle of 11.2° and heights ranging from 2.2 d 50 to 3.8 d 50. The mean velocity profiles on the mobile bed can also be represented with logarithmic distribution with deviations occurred in the near wall region. Based on the Schultz–Grunow formula, a modified equation is developed in this study to better express the flow resistance factor in terms of the Reynolds number and the ratio of flow depth to roughness height.  相似文献   

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