新型ADV流速仪在桥墩模型试验中的应用

为了精确进行流速测量,对在建的马鞍山长江大桥桥墩概化水槽模型试验采用了新型声学多普勒流速仪(ADV)测量。通过开展桥墩模型试验,进行桥址断面概化和岸坡概化,重点观测桥墩附近水流变化及河床变形情况,了解桥墩周围河床的冲刷深度、冲刷范围,为工程设计和防护措施提供依据。研究表明:由于新型ADV测量范围大、速度快,可以测量瞬态流速、平均流速以及三维脉动流速分布,是一种测量精度高、功能全的流速测量仪器,在水流运动研究中将会得到越来越广泛的应用。

桥墩冲刷坑的三维流场测量与数值模拟

采用Sontek公司声学多普勒测速仪(ADV)对有拦沙坝防护的模型桥墩附近流场进行了精细测量,对桥墩冲刷坑内三维流速分布进行了分析,给出了冲刷坑内三维紊动特征量的分布,分析研究了有拦沙防护坝时桥墩局部冲刷的三个新特点,提出了拦沙坝的适用条件。另外,还采用有限体积法(FCVM)对桥墩附近流场进行了三维水流数值模拟,与ADV实测数据进行了对比验证,结果比较吻合。利用测量与模拟成果分析了墩前三维流速分布规律及对桥墩局部冲刷的影响,对研究复杂边界桥墩流场结构与局部冲刷计算有参考价值。

反向流动中圆射流流动特性试验

利用超声多普勒流速仪 (ADV)对反向流动中圆射流流动特性进行了试验 .获得了该射流的横断面流速分布、射流扩展宽度和轴线流速沿程变化 ,以及横断面紊动强度、流速分布的偏差系数等紊动特性 .

基于ADV的耙头周边主流流场测量实验

在现有耙吸挖泥船的耙头研究中,关于其周边流场的测量数据较为匮乏。该文搭建了全透明耙头测试实验台,利用声学多普勒流速仪(ADV)对耙头周边主流区的流场进行测量。探讨了ADV在壁面附近的流速测量技巧方案,针对ADV的测量特点设计了移动调节装置,在确保测量数据准确可信的基础上,改变抽吸速度,在耙头吸口周边选择38个测量面,每个测量面在不同吸口边距和不同对地高度处测出流速值,共测量了342个测点。分析测量数据发现,耙头外左右两侧流场基本对称分布,主要分为前侧、左右两侧和相互干扰区,耙头抽吸效果主要由非干扰区流动决定,耙头前侧流速值小于两侧。在该文实验条件下,耙头周边各测量面流速随流量线性增加,随吸口边距基本线性减小,随测点升高而有所减小。在此基础上,分析了流场的形成原因,并探讨了耙头起动粒径的估算方法,以期为工程设计提供相关参考。

粗糙地形内潮导致混合的实验研究

内潮是海洋能量级串中重要环节,对维持海洋背景层结及大尺度环流结构起着重要的作用。本文设计了粗糙地形内潮导致混合的实验方案,对内潮混合机制进行了探讨。根据混合机理将流场分为三个区域:底边界层区、近底边界层区及远离边界层区。利用PIV及ADV观测内潮流场中断面的流速,计算并对比了两者的无量纲流速振幅、雷诺剪切应力及湍耗散率。对比结果良好,实验方案可用于内潮混合的实验研究。

展向和流向间距不同的粗糙元壁湍流ADV实验研究

为了揭示粗糙元对壁湍流的影响,采用声学Doppler流速仪(ADV)对布有展向或流向圆柱形粗糙元的壁湍流进行了实验测量。研究了不同Reynolds数下不同间距粗糙元对壁湍流流向平均速度和湍流度的影响。结果表明:在同一Reynolds数下,粗糙元展向间距为7倍直径时的壁湍流流向平均速度最小,湍流度最大。粗糙元流向布置的壁湍流流向平均速度随粗糙元间距的减小而减小,湍流度随粗糙元间距的减小而增大。相比流向粗糙元,展向粗糙元对湍流流动特性影响更大。研究结果对壁湍流流动控制和强化换热的工程应用具有指导意义。

刚性非浸没式植被对弯道水流特性的影响

该文采用180°U形矩形截面弯道玻璃水槽模拟天然弯道河流,运用声学多普勒流速仪(acoustic doppler velocimeter,ADV)研究刚性非浸没式植被(密度4.47%)对弯道水流纵向流速分布,横向环流及湍流动能(turbulence kinetic energy,TKE)的影响。实验结果表明,当水槽流量较小时,植被对水流的阻碍作用较小,由流速降低而导致的水深增加现象不明显,当水槽流量增大时候,植被对水位的抬升现象明显;水流受植被"阻滞"作用,弯道处纵向流速沿水深分布不再服从"对数型"分布规律,且原本水流受弯道作用后呈现的"上减下增"效果也消失;植被加快了最大流速区向凸岸转移,到达弯道出口时,最大流速区逐渐转移至断面中部区域;在植被的影响下,各断面弯道环流消失;植被会加剧水流紊动效应,导致湍动加剧,TKE增大。上述实验结论将增进研究者对植被对弯道水流特性影响的理解,同时也为泥沙疏浚,河道生态系统恢复提供指导。