长江口湍流剖面的观测与分析

小尺度湍流过程对河口物质输运与能量交换至关重要。受传统观测方法的限制,河口浅水区域的剖面观测资料至今较为匮乏,进而限制了湍流过程的研究。为此,采用新型5波束声学多普勒流速剖面仪(Nortek Signature 1 000 kHz AD2CP)在长江口开展湍流剖面观测,获取高频、低噪的高质量湍流剖面数据,并与声学多普勒点式流速仪(acoustic doppler velocimeters,ADV)同步观测的数据进行对比。结果表明,通过AD2CP与ADV获得的近底部边界层摩阻流速u*、拖曳系数C_(d)、雷诺应力S_(R)等特征参数基本一致,底摩擦与波浪能量为河口区域湍动能的主要输入源。湍流垂向结构存在显著的非局地平衡,即温盐等斜压作用引起的浮力通量、对流项以及强波浪作用影响的脉动压力做功、黏性输运等因素可能为长江口湍流非局地平衡的主因。

流动环境中二维铅垂射流的试验研究及数值模拟

使用超声测速仪(MicroADV)对流动环境中二维铅垂射流进行了试验研究,得出了流速比为8时的流速分布图等资料。进而采用标准k-ε湍流模型对该类流动进行数值模拟和对比研究,给出了涡心位置、分离点位置以及出露长度与射流比的函数关系式;并选用涡心和分离点两个断面,分析了k方程和ε方程中诸项的作用,结果表明产生项和耗散项的贡献是主要的。扩散项的总贡献为零,只起到能量扩散作用。

流动环境中热水负浮力射流的近区特性分析

在对流动环境中平面热水负浮力射流进行数值模拟的基础上就近区特性进行分析,得到了不同排放角度和射流比下涡心和分离点位置等特征量的值.分析了水面上流速、温度、湍动能及其耗散率变化规律,对涡心断面上的动量方程和湍动能平衡进行了研究.计算结果分析发现回流区内湍动能最大值存在滞后的现象,浮力作用对时均量的影响较大,而对紊动量的影响则比较小.