复合指数模型及其在海流测量中的应用

对海流分层流速数据进行分析,提出了复合指数模型,并将该模型与常见的几个海流垂向分布模型作了适用性比较。复合指数模型参数多,线型灵活,对不同海域、不同水深垂向海流流速分布适用性较好。二次函数法适用于海水较浅的海域。扩展后的对数线性模型适用范围较小,对垂向流速拟合效果较差。在实际应用中,应结合ADCP,把海流垂向分布模型运用到海流流速的测量处理当中。     

基于多普勒超声波流量计的城市河渠流速测量研究

选择实用的测量方法对减少城市河渠剖面流速的测量误差十分关键。多普勒流量计采用多点测量的方法,对城市河渠的剖面流速进行分析,研究城市河渠剖面垂向流速的实际分布规律。经研究发现,针对不同的应用场合,垂向流速的分布适合采用对数和抛物线两种曲线进行的分段拟合,且分界点相对水深宜在0.6～0.85范围内,此时相关系数可达到0.95。采用两点法与预测法相结合的方式获取垂向平均流速,两种方法都具有较好的精度,可获得较为准确的明渠剖面流速,对工程实际应用具有一定的指导和参考价值。     

黏性泥石流流速垂向分布试验研究北大核心CSCD

黏性泥石流是泥石流中最常见且破坏性最大的一类,测量其垂向流速分布是检验泥石流运动模型的有效手段。利用泥石流原状堆积物中10 mm以下部分模拟黏性泥石流,开展了7组流槽试验,对冲击力的垂向分布和泥深进行测量,根据冲击力的垂向分布反算得到流速的垂向分布。结果显示试验中黏性泥石流的流速分布特征与一般流体相似,且能够通过宾汉模型描述。揭示了通过测量冲击力分析黏性泥石流流速的可行性,但是研究结论需要通过对天然泥石流的冲击力测量进一步检验。     

黏性泥石流流速垂向分布试验研究

黏性泥石流是泥石流中最常见且破坏性最大的一类,测量其垂向流速分布是检验泥石流运动模型的有效手段。利用泥石流原状堆积物中10 mm以下部分模拟黏性泥石流,开展了7组流槽试验,对冲击力的垂向分布和泥深进行测量,根据冲击力的垂向分布反算得到流速的垂向分布。结果显示试验中黏性泥石流的流速分布特征与一般流体相似,且能够通过宾汉模型描述。揭示了通过测量冲击力分析黏性泥石流流速的可行性,但是研究结论需要通过对天然泥石流的冲击力测量进一步检验。     

非结构网格FVM模型及崖门水道三维模拟研究

模型采用二维三角形网格、三维四面体网格的非结构网格形式,利用有限体积法离散控制体积内积分后的控制方程.通过求解沿水深积分方程作为外模式计算水位,垂向采用坐标系简化表面和底部边界条件,求解三维浅水运动控制方程,计算流速垂向分布.将模型用于崖门水道三维潮流场的计算,利用实测资料对计算结果进行了验证,并对该潮汐河口水动力流场分布及控制因素进行了分析探讨.     

南黄海辐射沙洲西洋水道垂向流速分布计算研究

利用传统对数分布描述潮流垂向流速分布时,常与现场实测资料有所偏差。考虑到悬沙垂向分布不均造成的水体分层效应,引入水体分层参数对动量传递系数进行修正,将悬沙垂向指数分布公式应用到流速分布计算中,推导出悬沙梯度引起水体分层效应时的垂向流速分布公式。与南黄海辐射沙洲西洋水道实测流速数据的对比分析表明,该分布与实测数据的相关程度明显高于传统对数分布,垂向流速分布结构更加符合实际情况。由于悬沙在水体底层的减阻作用,得到的摩阻流速小于由对数分布得到的摩阻流速,可以真实反映西洋水道内潮流底部的摩阻特性。     

矩形断面渠道流速分布与测流方法探讨

对矩形断面渠道流速进行测量,采用对数公式和抛物线公式拟合流速曲线,分析流速在断面垂向的分布规律,发现垂线最大流速并非出现在水面,其位置与雷诺数有关.认为不同雷诺数的断面以及同一断面的边壁区与中心区应采用不同的平均流速计算公式.     

基于固液两相流模型的泥石流流速垂向分布研究

泥石流流速的垂向分布是泥石流运动理论中的核心问题之一。以固液两相流模型为基础,分析了泥石流中两相速度相等与不等条件下的本构关系和泥石流流速垂向分布的计算方法;在二维恒定均匀流的条件下,考虑两相之间的相互作用,推导层流和紊流流态下泥石流中液相和固相速度的垂向分布公式,并采用不饱和水石流的试验数据进行了验证。结果表明:泥石流两相之间的速度差异是描述两相之间相互作用的根本所在;泥石流固相浓度与本构关系中的模化参数均有关联,是流速垂向分布计算中的重要参量;基于两相流模型的泥石流流速垂向分布公式比现有公式更具普遍意义,且其计算结果能与试验数据较好吻合。     

黄河口汛期泥沙分布特征及其对水流结构的影响

本文以黄河口汛期六船同步测验取得的水文泥沙资料为基础，得到含沙量与流速的垂向分布经验式，据此了解黄河口汛期的泥沙分布特征：泥沙异重流的含沙量垂向分布很不均匀，随水深的增加含沙星迅速增加；流速随水深分布均匀，无论是上层清水还是下层泥沙异重流流速都较大。并利用室内粒度分析资料研究泥沙对水流结构的影响。     

有桩群河道水流紊动特性探究

为了分析桩群对河道水流紊动特性的影响,利用声学多普勒流速仪(ADV)测量了矩形断面明渠中在修建桩群前后不同断面不同垂线、不同测点的三向流速,计算出水质点的三维无量纲化的紊动强度,并分析其分布规律和变化特征.试验表明:水流的横向紊动强度和纵向紊动强度具有相似的分布规律;纵向紊动强度远远大于横向和垂向紊动强度;桩群使水流垂向紊动强度变化幅度最大,该试验研究可为桩群对水流结构的影响分析提供参考.     

再悬浮底泥污染物在水体中的分层释放特征

通过环形水槽实验,该文研究了水流条件和含沙量对悬浮泥沙污染物在水体中动态释放的影响。结果表明,悬浮泥沙污染物的分布和流速及泥沙浓度有着"亦步亦趋"的紧密关系,流速变化和泥沙浓度变化能明显地改变水体中污染物的释放特征。水流流速是改变水体污染物浓度分布的主要动力因素,水槽中清水和挟沙水流在流速的垂向分布上有着显著的不同,挟沙水流靠近水表面的流速比平均流速更大,近底流速更接近于平均流速。在一定的水力条件和含沙量条件下,悬浮黏性泥沙在水体中存在明显的分层结构,浓度突变点在水深的三分之一处,并随深度向水面及水底变小。污染物的垂向分布形成略滞后于泥沙浓度分层和水流流速分层,且污染物的垂向浓度分布更加均匀。水流的流速越大,泥沙污染物的分布随着深度的变化差异也越大;水体的含沙量越大,泥沙污染物的垂向分布越趋向于均匀。     

强潮河口悬浮泥沙浓度垂向结构分析——以杭州湾乍浦水域大潮期为例

利用在强潮河口--杭州湾乍浦水域大潮期的现场实测水文、泥沙资料,分析了悬浮泥沙浓度的垂向结构.结果表明,在涨落潮周期内,除落憩前后较短的一段时间外,由于强潮河口强烈的水动力造成水体垂向混合均匀,研究区域悬浮泥沙浓度的垂向分布符合Rouse公式;如用六点法实测的底层悬浮泥沙浓度来代替近底悬浮泥沙浓度,会造成较大的误差;根据Rouse公式拟合,选取合适的近底距离,可求出对应的近底悬浮泥沙浓度,这比利用实测的底层悬浮泥沙浓度代替更为准确和合理;实测的底层悬浮泥沙浓度对近底悬浮泥沙浓度影响很大;实测的底层流速对近底悬浮泥沙浓度垂向分布的影响较大.     

卵砾石河道摩阻流速计算方法探讨

通过水槽试验,采用6种方法:对数流速分布回归法、外延雷诺应力分布法、三维紊动能法、垂向紊动能法、韩其为经验公式法和拖曳力系数法,计算了卵砾石河床的摩阻流速。以韩其为计算摩阻流速的经验公式为标准,分析了各种方法中参数取值对计算结果的影响及其在不同水力和床面条件下各种方法的适用性。提出了2种可行的计算途径:光滑床面条件下各方法计算摩阻流速所得结果最大均方差为2.15,其中对数流速分布回归法较准确,三维紊动能法计算值普遍偏小;相对粗糙床面条件下各方法计算摩阻流速的结果均方差最大达到8.84,其中对数流速分布回归法和三维紊动能法较准确。     

水流作用下的悬沙垂向扩散系数

利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波-流-泥沙变坡水槽,进行系列二维均匀流平衡输沙情况下悬沙扩散特性研究实验.根据实验数据,计算不同水流情况下的悬沙浓度垂向分布,确定悬沙垂向扩散系数及它的垂向分布.所得结果表明悬沙垂向扩散系数与水流扩散系数成正比,其比例系数正比例于摩阻流速;悬沙扩散系数的垂向分布可用抛物线来描述.     

垂向平均含沙量计算方法初探

从2种悬沙垂向分布公式出发,结合对数流速分布公式,导出2种常见垂向平均含沙量计算方法的比值关系表达式。讨论了2种方法的区别与联系:两者不一定相等,比值可以大于1,也可以小于1,当近底相对水深稍大(如大于0.01)时加权平均含沙量小于算术平均含沙量,与实际相符;2种垂向平均含沙量的差异主要由悬沙及流速垂向分布不均匀性引起。对2种方法的实际应用情况进行了初步分析。     

长江河口段流速沿垂线分布规律

河道中流速沿垂线的分布规律,是研究许多河床动力学问题的关键.根据长江口实测水流流速资料,分析流速垂线分布的规律性.研究结果表明:长江河口顺直河槽段流速垂线分布符合二次函数型,漫滩、滩槽交互区一般呈类似"S"形分布.比较各种水动力条件的变化对其影响,分别给出流速垂线分布拟合公式.概化出的简单形式,具有一定的实际应用价值.     

基于涡黏度模型的冰封河道纵向时均流速垂向分布解析解

冰盖的存在显著改变了河道水流结构,使流速垂向分布关于零切应力平抛物线面呈型。考虑到准确预测冰盖下水流流速分布是计算冰封河道流量、泥沙输移率和河床演变预估的基础,本文应用双层假定和冰盖流涡黏度模型,推导出一个物理意义明确且速度梯度连续的冰封河道纵向时均流速垂向分布解析解,并明确常见的冰盖流对数流速公式和双幂律流速公式的应用条件。采用水槽实测数据和原型实验数据,对比分析所提出的解析解与现有对数公式和双幂律公式的有效性和精确性,并基于本文解析解探究了纵向时均流速垂向分布对各物理特征参数的敏感性。结果表明,该解析解的流速计算值与实测值吻合较好且较现有对数公式和双幂律公式具有较高精度;雷诺数的较小变化并不会引起纵向时均流速垂向分布的较大改变,但流速分布对冰盖糙率与河床糙率的相对值比较敏感,且纵向时均流速的最大值偏向于较光滑边界一侧,该结论与以往基于k-ε湍流模型所得到的数值结果是一致的,再次证实了本文解析解的有效性。     

不同糙体对水流和糙率特性影响试验研究

利用三维ADV进行光壁石和塑料草加糙后的流速测量,比较加糙后流速、紊动强度和雷诺应力等垂向与横向分布.结果表明:加糙后流速垂向分布呈"J"型,紊动强度略呈"J"型,雷诺应力呈">"型,且塑料草对水流特性变化的影响较大;相同参数条件下加糙间距、水深越小,流量越大,流速呈"J"型分布越明显、紊动作用也越强、雷诺应力的最大值...     

黄河下河沿水文站流速分布规律研究

文章通过分析黄河下河沿水文站流速横向和垂向分布规律,研究下河沿水文站最优垂线代表位置。研究表明,下河沿水文站横向最优垂线位置在150、110 m处,相对水深0.6 m处为垂向分布最优水层,可代表垂线平均流速。研究成果可为黄河下河沿水文站的测报能力提升和应急监测提供理论依据。     

河道三维水流数学模型计算及应用

建立了考虑非静水压强影响,采用平面上非结构化网格、垂向分层动网格方法的三维水流计算模型,并应用到长江流域莱家铺河段。模拟计算所得的水深,垂向流速分布,平均流速均与实测数据吻合较好,流速沿程分布与实测基本一致,验证了计算结果的合理性与准确性,并反映了三维数值模拟的物理量守恒性,对三维水流运动特性分析研究有着重要的意义。更多还原