本文關(guān)鍵詞：近底脈動流速變幅對河道地形變化影響研究

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【摘要】：近底流速的研究為河床演變問題提供理論基礎(chǔ),并有利于對河床沖刷措施的正確擬定。本文以挾沙水流條件下測量的近底流速作為研究樣本,利用數(shù)理統(tǒng)計、平穩(wěn)隨機過程理論、微積分理論、運動流體力學等學科進行分析,建立近底流速概率模型,以及近底加速度和脈動壓力的概率模型等。故本文主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)利用隨機分布理論,發(fā)現(xiàn)挾沙近底流速測量數(shù)據(jù)滿足研究要求,并遵循隨機過程的平穩(wěn)性和各態(tài)歷經(jīng)性。利用實驗得到的數(shù)據(jù)樣本進行時頻域轉(zhuǎn)換,發(fā)現(xiàn)近底流速屬于低頻域信號,且頻域集中在20Hz以內(nèi),能量集中在10Hz以內(nèi)。(2)將過濾后的近底流速進行快速傅立葉轉(zhuǎn)換,分析其振幅、初相位角、圓頻率的概率分布,發(fā)現(xiàn)振幅符合正態(tài)分布,圓頻率符合均勻分布,對于相位角大致符合均勻分布,由于近底流速屬于紊流,具有變異性,故各個參數(shù)的概率分布會產(chǎn)生一定的偏差,但在允許誤差范圍內(nèi),滿足精度要求。(3)利用平穩(wěn)隨機過程理論,建立近底流速信號的概率模型,發(fā)現(xiàn)近底流速的模擬數(shù)據(jù)與原始樣本數(shù)據(jù)基本吻合,最后對于模型進行權(quán)重調(diào)節(jié),發(fā)現(xiàn)近底流速的最終模擬信號與原始樣本信號能夠較好吻合,滿足精度要求。(4)近底流速對于河床沖刷有著直接的影響,且水流的脈動起主要作用,故利用隨機分布理論,利用建立好的近底流速概率模型推導近底脈動加速度模型,利用實測信號進行模擬,發(fā)現(xiàn)近底脈動加速度模型數(shù)據(jù)具有科學性。(5)建立近底脈動壓力概率模型,得出脈動壓力譜,再利用模擬信號統(tǒng)計分析出各自的特征值,進而模擬出近底脈動流速譜,最后與原始測量數(shù)據(jù)信號對比,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果可靠。(6)近底水流的紊流強度最大,靠近水面最小。而在流量流速較小的情況下,近底紊流強度比其他深度的的紊流強度較小,隨著流速增大,近底紊流強度急劇增大,比其他深度的紊流強度大了許多。(7)在低流量情況下,近底水流的脈動能量隨著流量的增加而逐漸增加,并當流量超過一定額度,能量會急劇的增大。近底脈動壓力在低流量時,脈動壓力變化不大,只有小范圍的波動,當流量達到一定的限度,脈動壓力急劇增大,導致河床出現(xiàn)嚴重的沖刷。
【關(guān)鍵詞】：近底流速 隨機分布 概率模型
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV147
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究研究狀況9-15
• 1.2.1 近底流速特性的研究9-13
• 1.2.2 近底流速的控制措施13
• 1.2.3 河床演變的研究13-14
• 1.2.4 隨機分析原理14-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-16
• 第二章 隨機過程理論16-27
• 2.1 隨機過程基本概念16-17
• 2.2 隨機過程統(tǒng)計特征17-21
• 2.2.1 隨機過程分布函數(shù)及概率密度17-18
• 2.2.2 隨機過程數(shù)字特征及其運算18-19
• 2.2.3 隨機過程三種重要分布19-21
• 2.3 平穩(wěn)隨機過程21-23
• 2.3.1 平穩(wěn)隨機過程概念21-22
• 2.3.2 平穩(wěn)隨機過程各態(tài)歷經(jīng)性22-23
• 2.4 隨機過程的功率譜23-25
• 2.4.1 平穩(wěn)隨機過程的雙邊功率譜密度24-25
• 2.4.2 平穩(wěn)隨機過程的單邊功率譜密度25
• 2.5 平穩(wěn)隨機過程在近底流速中的運用25-27
• 第三章 近底流速模型實驗設(shè)計及量測27-33
• 3.1 實驗原理27-28
• 3.2 試驗內(nèi)容28-30
• 3.2.1 實驗設(shè)備28-29
• 3.2.2 試驗方案29-30
• 3.3 試驗過程及結(jié)果采集30-33
• 3.3.1 觀測內(nèi)容30-33
• 第四章 近底流速概率模型33-69
• 4.1 隨機質(zhì)點瞬時流速譜概率模型的構(gòu)建33-43
• 4.1.1 時域統(tǒng)計分析35-38
• 4.1.2 隨機數(shù)據(jù)處理過程38-40
• 4.1.3 近底流速隨機處理過程40-43
• 4.2 隨機質(zhì)點流速信號的頻域分析43-49
• 4.2.1 隨機參數(shù)概率密度分布統(tǒng)計43-48
• 4.2.2 振幅，，圓頻率，初相位角偽隨機數(shù)發(fā)生器的產(chǎn)生48-49
• 4.3 隨機質(zhì)點瞬時流速信號的模擬49-61
• 4.3.1 隨機質(zhì)點流速信號模擬階次49-54
• 4.3.2 隨機模擬譜線與原始觀測譜線等價的判定方法54-55
• 4.3.3 推薦的隨機質(zhì)點流速概率模型隨機模擬方法55-61
• 4.4 誤差分析61-69
• 第五章 隨機質(zhì)點加速度譜及脈動壓力譜的建立69-83
• 5.1 隨機質(zhì)點加速度譜的建立69-72
• 5.2 隨機質(zhì)點脈動壓力譜的建立72-78
• 5.2.1 脈動壓力產(chǎn)生原因72-73
• 5.2.2 脈動壓力推導及隨機模擬73-78
• 5.3 隨機脈動壓力譜與脈動流速譜的逆過程推求78-83
• 第六章 河床底部地形變化分析83-92
• 6.1 近底流速的紊流特性83-85
• 6.2 近底水流脈動動能隨流量的變化85-86
• 6.3 近底流體壓力對河床的影響86-88
• 6.4 近底流速和斷面平均流速對河床地形的影響研究88-92
• 第七章 結(jié)論和建議92-94
• 7.1 結(jié)論92-93
• 7.2 建議93-94
• 致謝94-95
• 參考文獻95-98
• 在校期間發(fā)表的論著及取得的科研成果98

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本文編號：893988