高含沙水流紊动能量转化与耗散规律

基于两相挟沙水流紊动能量平衡方程,推导得出了紊动能转化率kt,表达式以及泥沙悬浮效率系数es表达式。通过应用室内水槽平衡输沙试验实测数据,分析了紊动能转化率kt与有效雷诺数Rem之间关系,并探讨了紊动能转化率kt、泥沙悬浮效率系数es和泥沙悬浮功Es等表述能量的三大特征值随含沙浓度的变化规律,得出了在高含沙水流(Sv≥0.15)情况下kt、es和Es三者均随着含沙量的增加而呈现减小的变化规律,表明泥沙含量的增加不会给水流增加额外的能量负担,高含沙水流这种特有的紊动能量转化与耗散规律,为黄河具有“多来多排”的输沙特性找到一定的理论依据。     

圆管流转捩过程中交替系数及紊动强度分布的实验研究

运用四川联合大学高速大力国家重点实验室所属的丹麦ＤＡＮＴＥＣ公司生产的二维激光光纤测速及动态粒子分析系统，测量了圆管流转捩过程中的速度分布，所测雷诺数范围为２０００～３７５０。文中分析了圆管流转捩过程中，交替系统与紊动强度随雷诺数的变化规律及圆管同紊动强度随径向位置的变化规律。     

应变式水流紊动传感器及紊动流速仪在高含沙水流中的应用

应变式水流紊动传感器及紊动流速仪可应用于高含沙水流紊动流事浓 时均流速的测量，适用含沙量范围为0－666kg/m^3，对传感器的标定及使用表明仪器所采集的信号是可信的，数据是准确的。     

浑水紊动强度的探讨

本文根据动量交换理论建立了浑水紊动的数学模型。此模型考虑了含沙量，流速梯度和利查逊数对浑水紊动强度的影响，而且与前人结果相比更接近于试验资料。     

低浓度固液两相流中泥沙对紊动水流结构的影响

引入摄动分析的理论，尝试定量地描述紊动水流和悬移质泥沙之间的相互作用．应用悬移质泥沙浓度垂线分布公式［１］，分析由此产生的附加雷诺应力，得出了被摄动的速度分布，统一了现有挟沙水流速度分布的两种模式，与文献［２］中已经过验证的速度分布规律十分吻合．用这种分析方法得到的结果是对文献［２］中结果的理论解释，它不仅有助于我们理解低浓度固液两相流流动的复杂机理，而且为进一步的分析和研究提供了一个有益的框架和思路．     

紊动强度沿垂线分布规律的分析

在现有研究的基础上，运用超声流速仪进行挟沙水流水槽实验，并结合分析激光流速仪、应变式紊动流速仪的观测结果，建立了纵向紊动强度与流速、流速梯度之间的定量关系。利用数值实验方法，分析了水流最大流速、摩阻流速及卡曼常数对紊动强度最大值出现位置的影响。     

低浓度固液两相流中泥沙对紊动水流结构的影响

引入摄动分析的理论，尝试定量地描述紊动水流和悬移质泥沙之间的相互作用。应用悬 移质泥沙浓度垂线分布公式[1]，分析由此产生的附加雷诺应力，得出了被摄动的速度分布，统一 了现有挟沙水流速度分布的两种模式，与文献[2]中已经过验证的速度分布规律十分吻合。用这 种分析方法得到的结果是对文献[2]中结果的理论解释，它不仅有助于我们理解低浓度固液两相 流流动的复杂机理，而且为进一步的分析和研究提供了一个有益的框架和思路。     

侧式进/出水口扩散出流紊动强度变化规律研究

为探求侧式进/出水口紊动强度变化规律,构建了RSM紊流模型用于侧式进/出水口流向、横向及垂向三方向上紊动强度研究,分析了进/出水口三方向上紊动强度分布沿程变化,重点关注了拦污栅处紊动强度变化规律。研究发现边、中孔三向紊动强度各断面轮廓基本一致,横向与垂向的紊动强度均小于流向紊动强度。在沿程分布规律上,壁面附近紊动强度在扩散段有减小的趋势,孔口中间紊动强度逐渐增大,水流经过扩散段以后有回转趋势。水头损失与紊动强度呈正相关,紊动产生的水头损失先增大后减小,壁面产生的水头损失与断面平均流速呈正相关。在此基础上,探讨了孔口高度、隧洞坡角、雷诺数对进/出水口三向紊动强度的影响。结果表明,雷诺数、孔口高度、隧洞坡角基本不影响紊动强度场的断面分布及沿程变化规律,但会影响拦污栅断面处三向最大紊动强度值及其所在位置。     

黄河高含沙水流紊动状态下流变特性的探讨

利用潢河干支流河道的实测流速，含沙量资料，分析泥沙在高含沙紊动水流中的沉降速度，得到高含沙水流紊动态下的流变参数ιＢＴ，ηＴ与雷诺数Ｒｅｍ的关系，当Ｒｅｍ〈８００时，流变参数随着Ｒｅｍ的增大而增大；当Ｒｅｍ〉８００后，流变参数测随着Ｒｅｍ的增大而降低并渐趋稳定。     

低含沙水流紊动结构的实验研究

本文用MicroADV对低含沙水流的紊动结构进行了较为系统的研究，在不同的粒径下，泥沙颗粒对流体流动结构的改变不一致；同样地，相同的粒径在不同的水流条件下，对流动结构的改变也不一样。     

泥沙对水流紊动影响的进一步分析

泥沙颗粒对水流紊动的影响是水－沙两相流运动的重要问题之一。本文针对这一问题，从水流紊动的起因出发，分析了泥沙影响水流紊动的基本途径和方式，结合实验资料，主要对含沙量和泥沙粒径影响水流紊动强度的机理进行了探讨。从不出现尾涡脱落的至少能响应一部分大尺度涡的基本条件出发，得到了泥沙颗粒抑制或增强紊动的判别条件，并得出结论：因含有沙粒、水流紊动存在着被削弱、增强、或局部削弱、局部增强３种情况，表面在不同的     

植被群落之间水流紊动强度垂向分布规律探讨

以生态特征参数不同的植被群落为研究对象,在室内水槽中种植灌木、芦苇和灌木-草本植被混合群落,利用多普勒流速仪沿程测量各测点瞬时流速,基于河流动力学和紊流力学理论,将水流紊动强度表达为植被直径、水流绕流阻力因数、植被直径梯度和水流绕流阻力因数梯度的函数,比较不同类型植被群落之间水流紊动强度垂向分布规律的差异。结果表明,灌木完全淹没时,紊动强度在垂向上最大值位于灌木冠层顶端区域,极小值位于茎杆向冠层过渡区域。植被群落水流紊动强度垂向分布曲线上存在三个拐点,即茎杆向冠层过渡处、植被偏转点和植被冠层顶端。     

坡面流流速分布及紊动特性实验研究

该文利用粒子图像测速方法(PIV)对光滑床面条件下水深为3～7mm的坡面流流场进行了详细测量,并将分析结果与普通明渠流进行了系统对比。尽管坡面流的水深已达到毫米量级,但仍可以将其流态区分为层流、过渡流和紊流。坡面流条件下的流速呈抛物线或对数分布,当处于过渡区时,流速分布仍符合对数律,但其积分常数随雷诺数的增大而减小。与普通明渠流相比,坡面流的紊流内区范围偏大,当雷诺数较低时,水流黏性的影响可扩大至整个水层。受极浅水深的影响,坡面流的紊动强度在垂向上偏小,而在纵向上则明显偏大。     

矩形明渠中矩形边墩周围紊动强度和雷诺应力分布特性试验

利用声学多普勒流速仪(ADV)测量矩形断面明渠中矩形边墩周围不同垂线、不同测点的瞬时流速,计算出水质点的三维相对紊动强度和雷诺应力,分析其变化特征。试验表明,紊动强度和雷诺应力在边墩周围明显增大且具有相类似的分布特征。该研究可为水流的紊动结构、丁坝与桥梁矩形边墩的水流紊动特性和冲刷机理提供验证资料。     

密排粗糙床面明渠水流的紊动特性

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...     

潮流紊动特性试验研究

开展潮流的紊动特性研究,对于了解潮汐水域泥沙及污染物输运机理、保护生态环境具有重要意义。本文通过水槽试验系统全面地研究了潮位正弦变化的往复流紊动特性随潮变化规律,以100 Hz的高采样频率连续采集主流区测点三维瞬时流速,根据移动平均法及最小二乘原理计算时均流速过程曲线,据此分析了紊动强度及雷诺切应力随潮变化规律、特征潮时概率密度分布与正态分布的差异,以及脉动流速的紊动能谱。研究结果表明,水流纵向流速随潮近似于正弦规律变化;纵向、横向与垂向的相对紊动强度在转潮阶段出现峰值;涨急与落急时段,与纵向脉动流速相关的雷诺切应力相对较大,纵向与垂向脉动流速概率密度分布偏离正态分布;特征潮时的脉动能谱密度均随频率增大而减小,水流能量主要集中在10 Hz以内。     

生物膜泥沙床面对水体紊动影响的实验研究

泥沙床面生长生物膜后水流紊动特性将发生变化,进一步影响到泥沙的起动,悬浮和输移特性。本文采用d500.1 mm的天然沙,对相同水流条件下无生物膜生长和有生物膜生长床面以上的水流内部结构进行研究。实验中采用多普勒声学流速仪(ADV)测量了垂向流速,对比分析了生物膜生长前后,时均流速、雷诺应力、紊动强度以及紊动猝发事件在垂向上的变化,并初步分析了这些变化对泥沙运动的影响。结果表明:生物膜生长后,同流量条件下的垂向平均流速增加,床面阻力减小;对比无膜沙床面,有膜沙床面在发生冲刷的水力条件下,雷诺应力、紊动强度均有所减小,从而会影响到悬沙的浓度分布;同时猝发事件发生率在垂向上的变化也使得生物膜泥沙床面的泥沙起动更加困难。