恒定流作用下泥沙垂向相对暴露度试验研究

基于泥沙三维受力分析,探讨垂向相对暴露度对单颗粒泥沙起动的影响,推导考虑垂向相对暴露度影响的单颗粒泥沙起动流速公式。通过概化单颗粒泥沙起动试验测量数据,明确泥沙起动公式中的上举力系数与拖曳力系数。研究结果表明,上举力系数和拖曳力系数与水流条件和颗粒粒径有关,在恒定流作用下垂向相对暴露度增大导致拖曳力系数和上举力系数增大。当垂向相对暴露度到达一定数值后,拖曳力系数与上举力系数均有逐渐减小的趋势。相同泥沙粒径情况下,单颗粒泥沙起动流速随着垂向相对暴露度的增加而增加。垂向相对暴露度不仅改变单颗粒泥沙所受力臂大小,且改变了作用在单颗粒泥沙上的流速大小,影响了泥沙的起动。