高流速含沙浑水体流变特性试验研究

加速行进中的洪水具有高含沙、高流速和粗粒径的特点,而针对洪水的流变特性研究关注点多为高含沙量,忽略了高流速即高剪切速率的特点。以黄河下游泥沙为研究对象,系统地研究了高流速剪切条件下含沙量、剪切模式、温度和盐度对流变特性的影响。结果表明,在高流速剪切条件下（剪切速率≥ 1200 s-1,对应线性流速为3.6 m/s）,含沙量在106.64 ~ 957.83 kg/m3范围内的浑水体符合牛顿流体的应力本构关系,不存在屈服应力,表观黏度与含沙量呈指数关系。温度降低并未改变浑水体的流变特性,但会使其表观黏度增加,且温度越低黏度增幅越大,浑水体黏度增大梯度约为等温度清水的数倍至十几倍。盐度变化对该测试浑水体的表观黏度和流变特性影响甚微,可忽略不计。本研究结果可为高流速水流挟沙和远距离输沙研究提供理论参考。     

高含沙水流与泥沙异重流之间分界线的确定方法

泥沙淤积影响水库寿命和河口正常运行,而异重流排沙是减少库区淤积与河口淤积的重要措施之一.异重流形成的直观表象之一是泥沙浓度分布特征的转变,即泥沙浑水区与异重流区之间应存在划分两种泥沙浓度分布特征的分界线,研究分界线的分布形式有助于掌握异重流的演进规律.根据泥沙浓度公式及异重流下潜后的泥沙浓度分布特征,导出了泥沙浑水区与...     

浑水-浮泥分层流动稳定性判别标准

稳定行进中的泥沙异重流,由于垂向泥沙浓度分布不均,在交界面处存在密度梯度和黏度梯度.交界面以上为含沙量较少的浑水层,泥沙颗粒悬浮在液体中,属于牛顿流体;交界面下侧为含沙量较高的浮泥层,其流变关系表现出非牛顿特性,选取幂律流模型对其进行描述.根据上下层流体中泥沙浓度分布及流变特征的不同,该文构建了浑水-浮泥双层流体模型,...     

泥沙异重流稳定水跃的耗能与掺混实验研究北大核心CSCD

异重流稳定水跃是非连续异重流中的一种典型流态,反映着由急流过渡到缓流时的运动特征。其运动过程伴随着复杂的耗能和掺混过程,目前的研究还不能很好地解释两者间的对应关系。本文利用水槽实验,观测了泥沙异重流在斜坡与平底交界处的水跃现象,通过推导水头损失公式,分析了水跃耗能和掺混关系。研究发现增加入口含沙量或初始水深,或减小入口流速,均导致水跃强度减弱,共轭水深比值减小,异重流层厚度增加受限。这种实验现象伴随着水跃耗能过程的强弱,入口含沙量或初始水深的增加,或入口流速的减小,均导致水跃前后的水头损失降低,减少了被卷吸的上层清水流量,共轭水深比值进而减小,异重流层密度也有小幅降低。通过对异重流水跃的耗能过程分析,可知耗能减小表明流层间的紊动强度减弱,能有效地降低异重层和上层清水的掺混速率。通过回归分析,发现共轭水深比值与水头损失比∆hf/hf1,以及∆hf/h f1与掺混系数K_(Q)均呈现出正比例线性关系。本文推导的能量指标是分析异重流水跃过程、揭示异重流掺混机制过程的可行方法。