出渗对明渠水流特性及单颗粒局部水流结构影响研究
本文通过开展出渗水流对明渠流及颗粒周边水流结构影响的物理实验研究,初步了解出渗水流对明渠流水流特性影响的基本规律及如何影响单颗粒周边水流结构基本原理。研究成果可进一步充实对渗流作用下的明渠水流结构机理的认识及从微观层面揭示渗流对泥沙起动影响的内在机理,并为渗流引起的冲淤问题提供水动力学理论依据,同时为今后整治河道及岸滩冲刷等实际工程应用提供一定的理论参考。
首先采用剖面流速仪对渗流区内水流特性进行测量,运用雷诺应力法与平均流速法求得摩阻流速u*,通过实测数据验证两种方法都能得出可靠的摩阻流速u*。通过分析渗流区内水流结构,得出了不同渗流情况下,出渗对水流流速分布、紊动强度及切应力的影响;同一渗流情况下,出渗对渗流区内水流特性沿程的影响。
同时,导出了出渗作用下水流垂线流速分布公式,并得到了实测数据的验证。对床面切应力及粗糙度进行进一步分析,得出了出渗对床面粗糙度的影响。
采用剖面流速仪与PIV测量系统对同一流场进行测量,并将测得值进行对比验证,结果拟合较好。为探究出渗对单颗粒局部水流结构的影响,考虑不同出渗条件,采用图像粒子测速仪(PIV ...