【摘要】：復(fù)式斷面河道是平原地區(qū)常見的河道類型。河道中既有主流平面外的二次流動(dòng),又有壁面邊界層的剪切紊流,盡管強(qiáng)度較弱,但對(duì)河道主流流速分布、污染物濃度分布和河床的穩(wěn)定性都有較大影響。二次流的產(chǎn)生與紊流擬序結(jié)構(gòu)存在密切聯(lián)系。然而,目前多數(shù)學(xué)者都是針對(duì)復(fù)式斷面明渠中二次流開展研究,對(duì)復(fù)式斷面明渠中的紊流擬序結(jié)構(gòu),以及紊流擬序結(jié)構(gòu)與二次流的之間的影響機(jī)制尚缺乏深入研究。因此,將復(fù)式斷面明渠中二次流和紊流擬序結(jié)構(gòu)結(jié)合起來研究,深入了解二次流與紊流擬序結(jié)構(gòu)之間的相互作用,具有明顯的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)中等雷諾數(shù)下復(fù)式斷面明渠二次流與紊流擬序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了直接數(shù)值模擬研究,追蹤了國內(nèi)外有關(guān)復(fù)式斷面明渠中二次流和紊流擬序結(jié)構(gòu)的研究動(dòng)向,對(duì)平板紊流、矩形斷面明渠紊流以及復(fù)式斷面明渠紊流的直接數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。主要研究內(nèi)容以及結(jié)論如下:(1)對(duì)Re=180平板紊流進(jìn)行了直接數(shù)值模擬,并與國外研究結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證,證明了本文直接數(shù)值模擬結(jié)果的精確性。(2)對(duì)Re=180的矩形斷面明渠紊流進(jìn)行了直接數(shù)值模擬。通過對(duì)其紊流統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了三個(gè)主要二次流渦對(duì),最大二次流流速約為最大主流速的3%。(3)對(duì)Re=180的復(fù)式斷面明渠紊流進(jìn)行了直接數(shù)值模擬。通過對(duì)其紊流統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在深槽與淺灘結(jié)合處存在一對(duì)主渦對(duì),二次流流速的最大值也在該處附近取得,其值約等于橫斷面主流流速的4.5%。在復(fù)式斷面淺灘與深槽結(jié)合處,紊動(dòng)強(qiáng)度和雷諾應(yīng)力均取得較大值,這與該區(qū)域存在大量的紊流擬序結(jié)構(gòu)有關(guān)。(4)將平板紊流、矩形斷面明渠紊流和復(fù)式斷面明渠紊流的直接數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析了不同截面形狀的明渠紊流的流動(dòng)特性和二次流結(jié)構(gòu),并指出了二次流的產(chǎn)生與紊流擬序結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV133
【圖文】：

儀)對(duì)有植被的復(fù)式斷面明渠二次流與渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)復(fù)式斷面明渠中植被產(chǎn)生的拖曳力對(duì)順流向渦有顯著的影響。圖1-1 復(fù)式斷面明渠二次流矢量圖(引自文獻(xiàn)[6])

第一章 緒論3圖1-2 復(fù)式斷面明渠污染物的濃度分布(引自文獻(xiàn)[7])在復(fù)式斷面明渠二次流的理論研究方面，Shnino 和 Knight[11]采用簡化的二維 Navier-Stokes 方程，求出了壁面應(yīng)力w 與平均流速 U 的解析解，并將其應(yīng)用到截面形狀較復(fù)雜的復(fù)式斷面明渠的流動(dòng)中。該模型同時(shí)考慮了二次流對(duì)順流向速度的影響。在復(fù)式斷面明渠二次流的數(shù)值模擬方面，Keller 和 Rodi[12]采用沿水深積分二維的 Navier-Stokes 方程，并結(jié)合k 紊流模型，模擬了復(fù)式斷面明渠的流動(dòng)。當(dāng) B /H 較小時(shí)(B 為復(fù)式斷面明渠寬度，H 為深槽水深)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 肖柏青;李然;羅麟;李玫;;非對(duì)稱復(fù)式斷面明渠中污染物輸移擴(kuò)散的大渦模擬[J];水利學(xué)報(bào);2011年03期

2 陳林;唐登斌;劉小兵;Maria Oliveira;Chaoqun Liu;;邊界層轉(zhuǎn)捩過程中環(huán)狀渦和尖峰結(jié)構(gòu)的演化[J];中國科學(xué)(G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué));2009年10期

3 梁愛國;槐文信;;復(fù)式斷面明渠二次流的數(shù)值模擬[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

本文編號(hào)：2735965