含植物河流平均流速分布的实验研究

在室内水槽中模拟了有 Myriophyllum和 Hydrilla两种植物存在的河流环境 ,采用 Nixon微流仪 ,测量不同植物密度、流量和测量位置下水流平均流速垂线分布 .流场特性可用以下水动力学参数来描述 :摩阻流速 (u* ) ,粗糙长度 (z0 )和植物冠层粗糙雷诺数 (Re* ) .结果表明 :1测得的水流平均流速垂线分布中 ,绝大多数不满足对数关系 ;2每个水流平均流速垂线分布包括 3个水动力区域 (冠层区域、冠层以上区域和介于它们之间的过渡区域 ) ,可能存在 2个边界层 (内部边界层和外部边界层 ) ;3对于 Myriophyllum底床 ,在不同测量位置 A、B和 C上 ,u* 和 Re* 随着流量的增加而增加 ,z0 则随流量的增加而下降 ,在流量一定的情况下它们均沿流动方向 (A、B、C)增加 ;4Hydrilla底床的 u* 空间变化不如 Myriophyllum的明显 ,在密度一定的情况下 ,z0 主要是随着流量的增加而减小 ,不随测量位置 (A、B、C)而变化 .

海岸盐沼冠层水流平均流速分布的实验研究

利用室内水槽测量海岸盐沼植物冠层水流平均流速分布 ,对a)不同属种、b)同属种不同观测位置和流速、c)同属种不同高度、d)同属种不同密度的海岸盐沼植物冠层湍流结构作了分析 ,并探讨了冠层植物本身及其水流结构对粘性泥沙运动的可能影响。实验结果揭示了冠层上、下水流的复杂性 :1)明显的三层结构 ,即冠层底部、过渡层、冠层上部水体层 ;2 )由于植物的柔弹性 ,冠层顶部与上层水体相互作用可能产生界面波 ,导致一个次级流速最大值 ,在冠层内出现流速反转梯度 ( u/ z) ;3 )冠层顶部以上的水体水流切变流速u (切应力τb)大于冠层内的u (切应力τb) ,冠层内 (底部 )水流切变流速 (切应力τb)的减小有利于粘性泥沙的沉积 ;4 )植物冠层影响湍流强度和扩散。

基于声学多普勒流速仪测流的断面流速分布研究

选择泾河、射阳河闸2个水文站的走航式声学多普勒流速仪测流数据,进行测流断面上的垂向、水平层流速分布及垂向平均流速的横向分布研究。研究结果表明:对于顺直河段,垂线点流速分布基本符合理论流速分布;对于受感潮影响的测流断面,相对流速脉动和均化影响较大,难以找到流速分布规律。通过基于断面流速分布特点的断面有效测速单元确定,可以为测速垂线和垂线上测速点的布设、固定式声学多普勒流速仪安装位置选择等提供技术支撑。

高帧频明渠紊流粒子图像测速系统的研制与应用

研制了一套明渠紊流二维水槽试验系统,并开发了图像采集和数据处理软件,该系统测量频率高,局部图像最高频帧可达800Hz。应用于试验水槽水流的测量结果得出雷诺应力在距床面0.1h(水深)以上沿深度呈线性分布,纵向时均流速垂线分布在y+=30以上基本符合对数律,纵向紊动强度在y+=50以上基本符合指数分布,与现有的研究成果吻合,证实了系统的可靠性。

刚性淹没球冠状植被水流特性试验研究

本文将植被体型概化为由球状树冠和主干组成的树状植被,采用Micro ADV测量了树状植被影响下明渠水流的流速分布,分析了不同流量和水深条件下4组树状植被对明渠水流的影响,着重研究了树状刚性植被水流的平均流动和紊动结构,比较了多个典型位置处水流的纵向流速、垂向流速以及紊动强度。试验结果表明,水深越小,无量纲纵向流速越大;树冠的形状对水流特性的影响较大,在树状植被附近,纵向流速的垂向分布在树干层近似均匀分布,在树冠层先减小后增大,在无植被层符合对数分布;紊动强度在树冠层较大,在树干层和无植被层较小;通过象限分析,发现下扫作用主要在植被层起主导作用,喷射作用主要在自由水层占主导。

V型沟槽减阻的实验研究

为了研究不同形状沟槽的阻力特性,利用PIV技术对零压力梯度下的V形和光滑平板湍流边界层进行对比测量。考察了在相同的来流速度下同一位置的平均速度分布、壁面切应力,并利用动量损失法计算得到了沟槽板和光滑平板局部阻力系数。分析结果表明:V形沟槽能增加黏性底层的厚度,减小壁面切应力,有减阻效果。