【摘要】：加糙床面明渠水流結(jié)構(gòu)是河工模型試驗研究的重要內(nèi)容,但目前相關(guān)研究仍較薄弱,也較缺乏基于全場瞬時流速試驗資料的加糙床面明渠水流特性分析。為揭示床面粗糙對明渠水流結(jié)構(gòu)的定量影響規(guī)律,采用不同直徑的圓形玻璃珠制作了3種加糙后水流流速和紊動特性的變化特征,取得了以下主要研究成果:(1)確定了密排加糙理論床面位置,光滑床面的縱向平均流速大于粗糙床面的縱向平均流速,且加糙粒徑越大,縱向平均流速越小,垂向流速也存在相同規(guī)律;縱向流速沿相對水深垂線分布為對數(shù)分布。(2)床面加糙會改變近壁脈動流速u、v的頻率分布和組織結(jié)構(gòu),隨著粗糙雷諾數(shù)Re*的增加,u變化范圍逐漸減小;而v呈現(xiàn)相反的變化趨勢;光滑床面近壁區(qū)呈現(xiàn)出清晰的高、低速條帶結(jié)構(gòu),加糙后條帶結(jié)構(gòu)逐漸變得不規(guī)則甚至完全消失。(3)床面加糙對垂向紊動強度的影響總體大于縱向,加糙后縱向和垂向紊動強度相對值在內(nèi)區(qū)呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律,流量相同時,粗糙雷諾數(shù)Re*越大,縱向紊動強度越小,而垂向紊動強度越大;床面粗糙對內(nèi)區(qū)水流有密排加糙床面,基于光滑床面和密排加糙床面明渠紊流PIV流場測試資料,探討了抑制縱向紊動和加強垂向紊動的雙重作用,而對外區(qū)水流有加強縱、垂雙向紊動的作用。(4)無量綱雷諾應(yīng)力、渦粘性系數(shù)和混摻長度隨水深的增大均呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律,加糙后內(nèi)、外區(qū)的雷諾應(yīng)力絕對值均增大,內(nèi)區(qū)增幅尤為明顯,雷諾應(yīng)力增大的原因在于水流質(zhì)點混摻強度和頻次均增大。(5)不同工況紊動能相對值在內(nèi)區(qū)差異明顯,隨著水深比η的增大,紊動能差異逐漸較小,在水面附近趨于一致;加糙后內(nèi)區(qū)紊動能絕對值總體減小,而外區(qū)紊動能絕對值有所增大。(6)Q2、Q4事件是紊流產(chǎn)生和維持的關(guān)鍵過程,加糙后Q2、Q4紊流事件概率增大,高速流體清掃作用和低速流體噴射作用加劇,質(zhì)點動量交換和能量傳遞增強,第2、4象限的雷諾應(yīng)力和紊動能增大,增加了水流能耗,是水流阻力增大的原因。
【圖文】：

有間距加糙床面 密排加糙床面圖 1.1 加糙形態(tài)1.2 研究現(xiàn)狀本文將圍繞 PIV 水槽試驗數(shù)據(jù)，分析光滑床面和密排加糙床面明渠水流運動規(guī)律的差異，對不同密排加糙床面明渠水流運動規(guī)律展開討論。1.2.1 明渠水流流速分布研究現(xiàn)狀(1) 時均流速結(jié)構(gòu)在紊流邊界層流動中，最初的一般的流速分布公式為：AvyuuU ln() 1** （1.1）Keulegan 等[9]將邊界層對數(shù)流速分布引入明渠流研究中后，對數(shù)流速分布公式普遍為廣大水利工作者所接受。隨著測量設(shè)備的提高，激光流速儀得到廣泛應(yīng)用，床面圖 2加糙床面形態(tài)結(jié)構(gòu)

第一章 緒論文的主要工作及章節(jié)安排本文主要工作于加糙床面形態(tài)對河流模擬研究的可靠性有很大影響，現(xiàn)階段對于，，更多的是研究加糙方式與加糙阻力之間的關(guān)系，而忽略了其對水。因此，本文擬開展密排加糙床面水流特性研究，重點對加糙床面規(guī)律、水流紊動特性以及對光滑床面和粗糙床面明渠水流結(jié)構(gòu)差異探討，本文研究所采用的技術(shù)路線見圖 1.3。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV133

【參考文獻(xiàn)】

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1 楚萬強;曹明偉;;明渠近壁區(qū)水流的紊動特性分析[J];水力發(fā)電;2014年03期

2 鐘強;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(自然科學(xué)版);2012年06期

3 王錦;周正萍;;Boussinesq方程的研究進(jìn)展[J];水運工程;2011年12期

4 楊方社;李懷恩;曹明明;楊寅群;;基于PIV技術(shù)的沙棘柔性壩影響下水流表面流速沿程變化特性試驗分析[J];實驗流體力學(xué);2011年01期

5 郭維東;魏爽;孫紅梅;;矩形明渠中矩形邊墩周圍紊動強度和雷諾應(yīng)力分布特性試驗[J];水利水電科技進(jìn)展;2010年01期

6 吳福生;姜樹海;邢磊;楊雪林;;用PIV測量含淹沒剛性植物明渠水流流速場[J];武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2009年05期

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

8 王龍;李丹勛;王興奎;;明渠水流流速的時空相關(guān)性[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)網(wǎng)絡(luò).預(yù)覽;2009年06期

9 鐘亮;許光祥;;分形理論在紊流與泥沙研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年05期

10 曹艷敏;張華慶;蔣昌波;李旺生;;丁壩沖刷坑及下游回流區(qū)流場和紊動特性試驗研究[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2008年05期

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1 禹明忠;PTV技術(shù)和顆粒三維運動規(guī)律的研究[D];清華大學(xué);2002年

本文編號：2675234