《紊流結構對沙波附近泥沙運動的影響機理研究》是依託河海大學，由唐立模擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：紊流結構對沙波附近泥沙運動的影響機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐立模
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於紊流結構制約作用的泥沙起動和懸浮運動的研究是泥沙運動力學的一個重要方向。沙波床面上的紊流結構有異於光滑床面的情況，在沙波頂部產生的邊界層分離會在局部形成明顯的壓力梯度，成為導致下游床面泥沙顆粒發生躍移、懸移等上揚運動的重要原因。本課題擬利用粒子圖像測速技術和圖像處理技術，以水槽試驗為主，結合理論分析，深入探索沙波床面附近紊流結構的生成、維持和演化過程及特徵，揭示近底流區泥沙的運動規律，分析紊流結構對泥沙起動和輸移運動的影響，探討沙波上泥沙顆粒發生躍移、懸移等上揚運動的條件和運動機理。本課題在沙波水槽試驗方法上具有一定特色，有望在沙波附近紊流結構和泥沙運動特徵的研究方面取得新的成果，並為進一步探討近底水沙相互作用機理、推移質和懸移質交換機制等提供基礎。
結題摘要
沙波床面附近水流結構與泥沙運動特徵是河流動力學及河床演變學研究的基礎。本項目綜合利用了粒子圖像測速技術、聲學都卜勒技術和圖像處理技術，通過水槽試驗觀測了不同水流條件下光滑床面、沙波床面附近水流結構特性和泥沙顆粒的運動特徵，統計分析了近壁區推移質泥沙的運動規律和瞬時運動速度的機率密度分布，提出了可套用於輸沙率計算的推移質時均運動速度公式，獲得了與各種水流條件相應的沙波床面幾何形態，建立了水流強度與典型波高、波長的關係式，描述了明渠沙波床面附近渦量場的特性，總結了床面形態對水流時均流速、紊動強度、雷諾應力、渦粘性、紊流動能產生項及脈動流速高階矩分布特性的影響。通過對比研究明渠清水和挾沙條件下沙波床面附近的水流紊動特性，討論了泥沙的存在對近底水流紊動的影響，分析了兩種條件下脈動流速偏態係數和峰態係數分布特性的異同。本項目所取得的技術成果在沙波附近紊流結構和泥沙運動特徵的研究方面有一定的新意，可以為深入研究天然河流近底水沙相互作用機理、沙波演化過程及動力機制等提供有益的借鑑。
