【摘要】：明渠紊流中隨水流遷移的渦結(jié)構(gòu)在傳質(zhì)過(guò)程中具有重要作用。為觀測(cè)渦結(jié)構(gòu)在整個(gè)生存期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,將兩套高頻粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)的測(cè)量范圍沿水流方向拼接,實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)的大范圍測(cè)量。將上述方法用于測(cè)量摩阻雷諾數(shù)為490~870的明渠紊流的縱垂面流場(chǎng),并結(jié)合渦結(jié)構(gòu)跟蹤算法,得到了渦的生存時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度、位移及強(qiáng)度變化等參數(shù)。分析表明,渦結(jié)構(gòu)的水平運(yùn)動(dòng)與水流同步,但整體有向水面抬升的趨勢(shì),在低雷諾數(shù)條件下,最大生存時(shí)間約10倍渦周轉(zhuǎn)時(shí)間,最大垂向位移約0.4倍水深;隨著雷諾數(shù)的增大,渦結(jié)構(gòu)的量綱一運(yùn)動(dòng)速度未發(fā)生明顯變化,但極限強(qiáng)度和強(qiáng)度變化速率均增大,且極限強(qiáng)度的增加幅度相對(duì)較小,使得渦結(jié)構(gòu)的生存時(shí)間縮短,縱、垂向位移相應(yīng)減小。研究結(jié)果揭示了生存時(shí)間是影響渦結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的關(guān)鍵變量,初步得到了渦結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律隨水流條件的變化趨勢(shì)。
[Abstract]:The vortex structure with water flow in open channel turbulence plays an important role in mass transfer. In order to observe the motion of vortex structure in the whole lifetime, the measuring range of two sets of high frequency particle image velocimetry system is jointed along the direction of water flow to realize the large-scale measurement of flow field. The method is used to measure vertical and vertical flow field of open channel turbulence with friction Reynolds number of 490,870. The parameters such as survival time, motion velocity, displacement and intensity change are obtained by combining with vortex structure tracking algorithm. The analysis shows that the horizontal motion of the vortex structure is synchronized with the flow of water, but the overall trend is upward towards the water surface. Under the condition of low Reynolds number, the maximum survival time is about 10 times of the vortex turnover time, and the maximum vertical displacement is about 0.4 times of water depth. With the increase of Reynolds number, the dimensionality velocity of vortex structure does not change obviously, but the ultimate strength and intensity change rate increase, and the increasing amplitude of ultimate strength is relatively small, which makes the survival time of vortex structure shorten and longitudinal. The vertical displacement decreases accordingly. The results show that the survival time is the key variable affecting the vortex structure motion, and the variation trend of the vortex structure motion law with the water flow condition is preliminarily obtained.
【作者單位】： 北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院;清華大學(xué)水利水電工程系;
【基金】：中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2016JBM033) 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51609002)~~
【分類號(hào)】：TV133

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 張鵬;楊勝發(fā);胡江;陳陽(yáng);幸韻;;明渠湍流渦運(yùn)動(dòng)尺度分布特性[J];水科學(xué)進(jìn)展;2015年01期

2 鐘強(qiáng);陳啟剛;李丹勛;王興奎;;明渠湍流橫向渦旋的尺度與環(huán)量特征[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2013年S2期

3 陳啟剛;李丹勛;鐘強(qiáng);王興奎;;基于模式匹配法的明渠紊流渦結(jié)構(gòu)分析[J];水科學(xué)進(jìn)展;2013年01期

4 白玉川,蔣昌波,羅紀(jì)生,趙子丹;振蕩流底層擬序結(jié)構(gòu)及其與泥沙相互作用研究[J];力學(xué)進(jìn)展;2003年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陳啟剛;基于高頻PIV的明渠湍流渦結(jié)構(gòu)研究[D];清華大學(xué);2014年

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳啟剛;鐘強(qiáng);;明渠紊流中渦結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律[J];水科學(xué)進(jìn)展;2017年04期

2 蔡銀娟;景何仿;李春光;吳硯婕;;格子Boltzmann方法在含挺水植被河道水流數(shù)值模擬中的應(yīng)用研究[J];寧夏工程技術(shù);2017年02期

3 林毅;張建偉;劉洪;;基于二次代碼集的飛行計(jì)劃配對(duì)算法研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2016年05期

4 陳槐;李丹勛;王浩;王興奎;;槽道紊流中渦旋傾角的概率密度分布特征[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2016年04期

5 楊勝發(fā);張鵬;胡江;李文杰;陳陽(yáng);;明渠均勻流Q結(jié)構(gòu)分布及運(yùn)動(dòng)特性[J];水科學(xué)進(jìn)展;2016年03期

6 陳啟剛;齊梅蘭;李金釗;;明渠柱體上游馬蹄渦的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究[J];水利學(xué)報(bào);2016年02期

7 魏文禮;白朝偉;鄭艷;劉玉玲;戎貴文;;90°彎道明渠橫向環(huán)流的大渦模擬研究[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

8 李乃穩(wěn);李龍國(guó);莊文化;劉超;;水墊塘沖擊射流附壁區(qū)的水力特性[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2015年03期

9 張鵬;楊勝發(fā);胡江;陳陽(yáng);幸韻;;明渠湍流渦運(yùn)動(dòng)尺度分布特性[J];水科學(xué)進(jìn)展;2015年01期

10 陳漢寶;徐海玨;白玉川;;振蕩流底層擬序結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)理論模式[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2014年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 藺秋生;明渠紊流測(cè)量中的梯度效應(yīng)[D];清華大學(xué);2015年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳啟剛;李丹勛;鐘強(qiáng);王興奎;;基于模式匹配法的明渠紊流渦結(jié)構(gòu)分析[J];水科學(xué)進(jìn)展;2013年01期

2 鐘強(qiáng);李丹勛;陳啟剛;王興奎;;明渠湍流中的主要相干結(jié)構(gòu)模式[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

3 王龍;李丹勛;楊勝發(fā);鐘強(qiáng);王興奎;;采樣頻率及樣本容量對(duì)明渠紊流統(tǒng)計(jì)值的影響[J];水科學(xué)進(jìn)展;2009年05期

4 溫和;滕召勝;郭斯羽;王t焥，

本文編號(hào)：2295963