泥沙起动表达式互化研究

在分析泥沙起动时水流流态特征的基础上,对泥沙起动时的起动流速表达形式与起动拖曳力表达形式之间的关系进行了研究,得到了互化公式。以经典泥沙起动时拖曳力资料和起动流速资料为例,展示了起动资料的互化结果,并对不同粒径泥沙起动时的水流流态、阻力规律、起动机理等问题进行了分析。

等效粒径与非均匀沙起动条件研究

阐述了泥沙起动机理,通过对等效粒径概念及表达式的引入,推得了泥沙起动公式。该公式的系数并非一个常量,而是位于某个区间,且随泥沙粒径、相对暴露度及起动标准而变。同时得到了均匀沙的起动公式,该公式系数同样位于一个区间。通过与部分均匀沙公式的系数比较可知,所给出的系数的取值区间基本涵盖了其他公式系数。说明采用等效粒径能反映泥沙的起动特性。

二维垂向射流沙质河床冲刷的数值模拟

基于紊流理论和射流冲刷机理,本文提出了二维垂向射流冲刷的数学模型.以拖曳力为主要参变数,导出了基于希尔兹数的推移质泥沙输运模型,将临界希尔兹数作为泥沙颗粒起动的判别标准,模型中没有考虑悬移质的运动,推移质运动所引起的河床形态变化用动网格技术来描述,从而形成了基于动边界的二维射流冲刷数学模型.针对二维垂向射流清水冲刷进行了试验研究,得出了射流流态及冲刷坑的几何特征等资料.选用实验室物理模型参数对二维射流冲刷进行了数值计算,试验和数值模拟均展现了射流冲刷摆动的发展过程,两者给出的射流摆动现象的良好吻合验证了模型和算法的有效性,进而在计算和试验研究基础上给出了射流冲刷平衡时冲刷坑特征长度的半经验公式.