《非對稱歪斜波作用下的層移輸沙特性研究》是依託中國農業大學，由陳鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非對稱歪斜波作用下的層移輸沙特性研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：陳鑫
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非對稱歪斜波作用的層移輸沙現象因波形複雜、對應較大的底床切應力和輸沙量、對海岸地貌影響較顯著而備受海岸工程研究關注。本項目將基於兩相控制方程、非對稱歪斜波理論、波浪邊界層理論和非恆定流動的泥沙濃度分布理論推導非對稱歪斜波作用下層移輸沙的動床面侵蝕深度、輸沙層厚度、尼古拉茲粗糙高度及其對應的揚沙率和輸沙率。在此基礎上結合已有的兩相數學模型及實驗數據，研究非對稱歪斜波作用下的層移輸沙特性。成果可揭示非對稱歪斜波作用下層移輸沙基本特徵，準確描述各種動力下的時空濃度、流速、含沙層侵蝕深度、垂向及水平向上的物質交換，並統一表達不同流動條件下的瞬時輸沙率周期變化對應的不同流速次數。成果將體現相位差、懸移質、波形、加速度以及波浪邊界層的發展等因素對輸沙的綜合影響，可為複雜水動力條件下高含沙量的巨觀水沙兩相紊流數學模型提供特殊的參數依據，並推廣套用於岸灘演變等問題，提高模型精度。
結題摘要
一、項目的背景非對稱歪斜波作用下層移輸沙現象因波形複雜性、對應較大的底床切應力和輸沙量、對海岸地貌影響較顯著而備受海岸工程研究關注。發展一個適合於非對稱歪斜波的泥沙模組，提供其作用下的揚沙率、瞬時輸沙率和淨輸沙率等重要的物理量，可作為岸灘變化研究依據和數學模型的邊界條件，進而為南海島礁和港口建設、深水航道整治和跨海大橋建設等涉及的沖於分析提供依據，具有重要的理論意義和工程價值。二、主要研究內容在推導非對稱歪斜波動床面系列物理量的基礎上，結合已有兩相數學模型及實驗數據，研究非對稱歪斜波作用下的層移輸沙特性，豐富近岸複雜水動力環境下泥沙運動力學理論。研究內容為申請書設定的三個模組：(1)非對稱歪斜波層移輸沙過程中泥沙運動的基本特徵；(2)非對稱歪斜波層移輸沙過程中複雜動力相關因子對基本物理量的影響；(3)整套非對稱歪斜波的層移輸沙理論解在水沙兩相模型中的適用性。三、重要結果項目完成了非對稱歪斜波層移輸沙機理的理論推導，進而完成三個設定目標：(1)獲得一套適合於非對稱歪斜波層移輸沙的解，揭示非對稱歪斜波層移輸沙特性，充實非恆定流動輸沙理論；(2)依託推導的理論解，提供參數選擇的理論依據，改進水沙兩相紊流模型；(3)為巨觀水沙模型提供非恆定類型的邊界條件替代傳統恆定流邊界條件，提高河口海岸泥沙模擬的準確度和精細度。成果揭示非對稱歪斜波作用下層移輸沙基本特徵，準確描述各種動力下的時空濃度、流速、含沙層侵蝕深度、垂向及水平向上的物質交換，並統一表達了不同流動條件下的瞬時輸沙率周期變化對應的不同流速次數。四、關鍵數據及其科學意義第一作者撰寫SCI論文12篇（已發表10篇），第一完成人申請發明專利8項（已獲批3項）。成果體現非對稱歪斜波複雜動力因素對輸沙的綜合影響，可為複雜水動力下高含沙的巨觀水沙兩相紊流模型提供特殊的參數依據，並推廣於岸灘演變問題。
