【摘要】：采用線性層結(jié)鹽水發(fā)生裝置以及噴嘴向下以重鹽水注入鹽水層結(jié)的方法,模擬線性層結(jié)鹽水中羽流的發(fā)展過(guò)程;應(yīng)用時(shí)間分辨粒子圖像測(cè)速技術(shù)(PIV),研究線性層結(jié)鹽水中羽流內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。羽流的發(fā)展過(guò)程可以定性地歸納為3個(gè)階段:入射階段、中性浮力層出現(xiàn)階段和中性浮力層穩(wěn)定階段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:羽流流速?gòu)闹行膮^(qū)域向邊緣逐步遞減;羽流在下沉到最大深度后回升到中性浮力層,并向四周擴(kuò)散;在羽流內(nèi)部及邊界存在大量復(fù)雜的渦旋結(jié)構(gòu),說(shuō)明在羽流發(fā)展的過(guò)程中,始終伴隨著羽流與周圍環(huán)境水體之間的摻混作用。重新擬合確定了羽流最大穿透距離公式中的量綱一常數(shù)C,取值為4.03。
【圖文】：

第4期張巍，等:線性層結(jié)鹽水中的羽流運(yùn)動(dòng)特性6031實(shí)驗(yàn)裝置1.1層結(jié)鹽水生成裝置本實(shí)驗(yàn)基于“雙缸法”，設(shè)計(jì)了能精密控制流量和鹽度分布的線性層結(jié)鹽水生成裝置。如圖1所示，該裝置由位于同一高度且形狀相同容積相等(100L)的兩個(gè)水箱A、B構(gòu)成“雙缸”系統(tǒng)，其間用管路和閥門等相連，各個(gè)部分流量均采用精密流量計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確控制。其中水箱A裝入鹽水，以一定流量QA流入裝有清水的水箱B，經(jīng)水箱B中的攪拌混合后再以一定流量QB流入實(shí)驗(yàn)水箱C(0.5m×0.5m×0.5m)中。設(shè)初始時(shí)刻水箱A、B的初始體積相同為常數(shù)V;密度分別為ρA、ρB(t)，易知ρA為常數(shù)，ρB(t)為隨時(shí)間t變化的函數(shù);考慮在時(shí)刻t時(shí)，水箱B在Δt時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量變化情況，列出差分方程為ρB(t+Δt)［V－(QB－QA)(t+Δt)］－ρB(t)［V－(QB－QA)t］=Δt［QAρA－QBρB(t)］(1)其中，ρB(t+Δt)表示在t+Δt時(shí)刻水箱B中的混合鹽水密度。解方程式(1)并整理，可得ρB(t)=ρA－C0VQA－tQBQA－[()]1QAQB－QA(2)其中C0為常數(shù)，表達(dá)式為C0=［ρA－ρB(0)］VQ()AQAQA－QB(3)ρB(0)為水箱B在初始時(shí)刻的密度。由式(2)可知，當(dāng)指數(shù)QA/(QB－QA)=1，即2QA=QB時(shí)，可得ρB(t)=ρA－［ρA－ρB(0)］1－QB2V()t(4)式(4)表明水箱B的出流鹽水密度是時(shí)間的線性函數(shù)。可知，水槽C最終可以生成線性密度層結(jié)鹽水，與“雙缸法”文獻(xiàn)［13］結(jié)果一致。同樣，，由式(2)可知，通過(guò)調(diào)節(jié)出流流量QA、QB，還可以得到不同的非線性密度層結(jié);若再分階段改變?chǔ)袮，則可得到躍層剖面。圖1層結(jié)鹽水發(fā)生裝置Fig.1Experimentals

604水科學(xué)進(jìn)展第27卷環(huán)境中，羽流的最大高度可表示為［17-18］Zmax=CB0N()314(5)其中，B0為源浮力通量;N為浮力頻率，在本實(shí)驗(yàn)中兩者表達(dá)式為:B0=gρ0－ρa(bǔ)ρa(bǔ)Q(6)N2=－gρb

本文編號(hào)：2574894