本文通過旋轉平臺實驗室實驗的方法,探討了雙河口情況下兩個羽流將如何發(fā)生相互作用。在研究中,提出了一種新穎的技術對河口羽流的各切面流場進行測量,來獲得河口羽流多個平面的速度場及渦度場,并基于此模擬了雙河口羽流系統(tǒng)的準三維結構。通過對不同入流速度下的雙河口羽流流場演變過程和內部結構進行了一系列對比研究,以期揭示上游河流的入流如何影響下游河口渦旋的形成及在羽流相互作用情形下各個羽流的演變。實驗結果表明:隨著上游入流流量的增加,上游羽流形成的沿岸流對下游河口渦旋沿岸遷移的促進和離岸輸運的抑制作用將更加顯著。特別是在上游入流流量等于或大于下游入流流量的情況下,下游羽流河口渦旋的體積增長明顯較單一河口情況放緩。在上游入流流量較大的情況下,下游原有河口渦旋被推向更下游位置,在遠離河口的位置形成另一個河口渦旋。在垂直方向上,我們可以觀察到高上游入流流量條件下的下游河口渦旋的深度較小,更有利于形成三層流體的情況。本研究對多河口近海流域的營養(yǎng)鹽及污染物的輸運情況等社會和生態(tài)問題的研究有著重要的意義。

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【部分圖文】：

圖1實驗裝置

在我們的實驗中,我們使用PIV系統(tǒng)來可視化入流流動(Horner-Devineetal,2006),并應用分層PIV技術來獲得準三維結構(Wangetal,2017)。我們使用密度為1.04g/cm3,直徑為20μm的聚苯乙烯粒子作為PIV粒子,并且將粒子密度設計為每32....

圖2單羽流系統(tǒng)中(a—d)及雙羽流系統(tǒng)中低上游入流流量(Qup=50cm3/s)下(e—h)及高上游入流流量(Qup=100cm3/s)下(i—l)下游(Qdown=50cm3/s)羽流的演變情況

在單一河口入流(Qdown=50cm3/s)的條件下,下游淡水流出后向右偏轉,并在河口打開后的一個旋轉周期內重新接觸到海岸(圖2a)。河口渦旋區(qū)呈現出一個反氣旋渦旋和包圍渦旋的地轉射流結構(Horner-Devineetal,2006;Chen,2014;Yuanetal....

圖3在不同的上游河流排放條件下下游河口渦旋區(qū)區(qū)域面積的時間序列

我們將最大渦度的80%的等渦度線定義為羽流邊緣輪廓,這很好地指出了河口渦旋區(qū)的邊界。我們計算了表面一分鐘內,在不同上游河流排放條件下下游羽流河口渦旋區(qū)域的面積變化。如圖3所示,在所有情況下,河口渦旋區(qū)的面積隨時間不斷增加,這一點與前人的研究一致(Horner-Devineet....

圖4單羽流系統(tǒng)中由單一河口產生的羽狀的準三維結構

在經過3T(旋轉周期)的早期羽流演變之后,河口渦旋將繼續(xù)穩(wěn)定增長到10T,之后河口渦旋將在單羽流(Horner-Devineetal,2006)或雙羽流狀況中變得不穩(wěn)定(Yuanetal,2011)。如圖2及圖3所示,PIV相機會在表面采集3T(1min)的圖片,隨后我們....

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