开闸式异重流3维运动现象及不确定度研究

异重流在自然界和工程界非常普遍,对人类工业生产及生活具有重要的影响。利用两台高速摄相机从侧视及顶视记录开闸式异重流3维运动形态,通过重复性试验分析异重流头部位置、速度、高度及角度的不确定度（采用变异系数衡量）,研究与异重流3维运动的关联性。由试验顶视图结果可知,异重流头部位置存在横向差异,异重流运动确实存在3维现象。异重流横向扩散不均匀和水槽边壁摩擦阻力的差异是造成异重流存在3维运动现象的根本原因,不确定度正是因为异重流3维运动而存在,这与试验观测到的异重流头部平面形态由波瓣和沟裂组成的现象一致。试验表明：在所研究时刻及盐度下,头部位置、速度、高度和角度均服从正态分布。当异重流处于加速阶段,头部位置和速度的变异系数随时间迅速递减,减速阶段则维持在定值附近,且变异系数均小于6%;头部高度和角度的变异系数在运动过程中始终维持在定值附近。由试验结果可知,异重流自身3维运动现象所导致的头部位置或速度的不确定度,约等于平均头部位置或速度的5%～6%,可作为日后进行单次异重流试验量测时不确定度的参考依据。