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明渠挟沙水流雷诺切应力特性研究

明渠挟沙水流雷诺切应力特性研究

作者：张春燕武汉大学

学位级别：硕士

天然河流总是处在不断的发展、变化过程之中的。水流与河床构成一个矛盾的统一体,水流作用于河床,使河床发生变化,河床的变化又反过来影响水流的结构,它们相互依存,相互影响,相互制约,永远处于变化和发展的过程中,这就是河床演变。河岸... 详细信息

天然河流总是处在不断的发展、变化过程之中的。水流与河床构成一个矛盾的统一体,水流作用于河床,使河床发生变化,河床的变化又反过来影响水流的结构,它们相互依存,相互影响,相互制约,永远处于变化和发展的过程中,这就是河床演变。河岸侵蚀属于河床演变中的横向变形。研究水流雷诺切应力的分布规律对研究河岸侵蚀具有重要作用,尤其近年来,随着大型水利工程的建设,特别是小浪底、三峡工程的建成并投入使用,水库下游河岸冲刷问题引起了人们的普遍关注。因此,无论是从解释河岸侵蚀和河床冲刷等河床演变现象出发,还是从解决生产实际课题的需要出发,都需要明确明渠水流雷诺切应力的特性。本文在总结前人工作的基础上,以研究水库下游再造床过程中的河岸侵蚀为起点,采用资料分析和水槽试验相结合的方法,对水库下游再造床过程中的河岸侵蚀和明渠水流中的雷诺切应力的特性作了初步探讨。首先采用资料分析的方法探讨了水库下游再造床过程中的河岸侵蚀现象,包括不同河段、不同横向边界约束条件、不同床沙组成和不同河型的河岸侵蚀的特征及其规律。结果表明:水库下游均会有河岸侵蚀发生,但初期一般以下切为主,后期以展宽为主;横向边界约束较强的河段,河岸侵蚀相对较弱;相反,则河岸侵蚀强烈;河床组成较粗特别是形成抗冲粗化层,且边滩组成较细的河段,河岸侵蚀现象非常剧烈;河床组成较细的河段,如果边滩抗冲性较强,则河岸侵蚀现象相对较弱,如果滩地组成较细、容易坍塌,河岸侵蚀也会较强;分汊河段的河岸侵蚀以主汊为主;游荡段的游荡特性在初期受到抑制;弯曲河段的撇弯切滩现象较普遍。在水槽试验部分,利用MicroADV测量并计算明渠水流的流速、紊动强度及雷

关键词：明渠挟沙水流河岸冲刷雷诺切应力水流条件 MicroADV

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极低湍流度下翼型近场尾流雷诺切应力的分布

应用力学学报 1997年第2期14卷 19-24页

作者：何克敏白存儒西北工业大学

简述了在西北工业大学低湍流度风洞中，用热线风速仪测量翼型边界层及近场尾流中速度型、湍流强度、雷诺正应力及切应力等的简况；文中着重分析了极低湍流度下（０．０２％）试验所得近场尾流中雷诺切应力的分布规律。结果表明，在尾流... 详细信息

简述了在西北工业大学低湍流度风洞中，用热线风速仪测量翼型边界层及近场尾流中速度型、湍流强度、雷诺正应力及切应力等的简况；文中着重分析了极低湍流度下（０．０２％）试验所得近场尾流中雷诺切应力的分布规律。结果表明，在尾流宽度方向及流动方向均有明显的规律性，且与常规风洞湍流度下结果相比，其有关特征值明显偏低。

关键词：翼型低湍流度近场尾流雷诺切应力边界层

用一维激光多普勒测速计测量二维湍流速度脉动均方值及雷诺切应力

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实验力学 1987年第1期 64-67页

作者：路展民袁茂竹中国科学院力学研究所

本文给出在不同的正交座标系内,二维湍流速度的一阶和二阶统计量的变换公式。用这些公式和一台一维激光多普勒测速计,测量了方形管道中水流的二维湍流速度脉动的均方值和雷诺切应力。

关键词：湍流皮测量激光多普勒技术雷诺切应力

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矩形通道速度边界层可视化实验研究

原子能科学技术 2023年第3期57卷 503-513页

作者：张永豪于晓勇刘卢果乔守旭谭思超哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室黑龙江哈尔滨150001 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

板状燃料组件结构紧凑、冷却剂通道狭窄,其边界层流场特性是决定矩形通道与常规通道内单相流动和传热特性存在差异的重要因素。本文采用粒子图像测速(PIV)技术,对间隙为2 mm和3 mm的矩形通道的速度边界层进行了可视化实验研究,分析了矩... 详细信息

板状燃料组件结构紧凑、冷却剂通道狭窄,其边界层流场特性是决定矩形通道与常规通道内单相流动和传热特性存在差异的重要因素。本文采用粒子图像测速(PIV)技术,对间隙为2 mm和3 mm的矩形通道的速度边界层进行了可视化实验研究,分析了矩形通道边界层内速度分布、雷诺切应力等流场特性,探究了通道间隙对边界层的影响规律。实验结果表明,矩形通道的湍流边界层无量纲速度分布符合Spalding公式,在距离窄边壁面0.2~0.3 mm范围内存在雷诺切应力峰值区,随着雷诺数的增加,速度边界层的黏性底层逐渐减薄,对数律层占比增大,雷诺切应力峰值区向壁面方向靠近。减小矩形通道间隙,将会限制近壁面速度剖面的发展,使得近壁面速度梯度增大,湍流强度减小。

关键词：矩形通道速度边界层 PIV Spalding公式雷诺切应力

安装高程对潮流能水轮机尾迹特性影响试验研究

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太阳能学报 2022年第4期43卷 486-492页

作者：赵梦晌张玉全郑源杨春霞张智唐庆宏河海大学水利水电学院南京210098 河海大学能源与电气学院南京210098

为探究安装高程对潮流能水轮机尾迹特性的影响,以模型潮流能水轮机为研究对象,采用ADV采集尾流场速度数据,对比分析不同高程下的尾流场特性,揭示安装高程对潮流能水轮机尾迹特性的影响规律。结果表明:随着安装高程的增加,转轮后方尾流... 详细信息

为探究安装高程对潮流能水轮机尾迹特性的影响,以模型潮流能水轮机为研究对象,采用ADV采集尾流场速度数据,对比分析不同高程下的尾流场特性,揭示安装高程对潮流能水轮机尾迹特性的影响规律。结果表明:随着安装高程的增加,转轮后方尾流速恢复速度逐渐加快,而湍流强度和雷诺切应力恢复速度有逐渐减小的趋势;横向尾流场水动力特性沿转轮中心线基本呈对称分布,纵向剖面中,尾流速度呈现明显向自由液面漂移的现象,而湍流强度和雷诺切应力未出现明显的漂移现象;安装高程主要影响下游的尾迹恢复速率,而对沿水深和水平面方向的尾迹影响较小,支撑结构仅对近尾流1.5D(D为转轮直径)范围内尾迹结构影响较大,而对远尾迹特性影响较小。

关键词：安装高程潮流能尾迹特性雷诺切应力模型试验

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开孔促淤板周围水流紊动特性试验研究

水利水电科技进展 2023年第3期43卷 68-76页

作者：范甜甜程永舟黄伊偲徐立君长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 湖南水利水电职业技术学院湖南长沙410100

为深入了解开孔促淤板周围的水流特性,通过室内概化水槽试验分析了开孔促淤板前后的水流紊动特性,采用声学多普勒流速仪(ADV)测量了开孔促淤板前后典型断面上的三维瞬时流速,分析了典型断面上的时均流速、紊动强度、雷诺切应力和紊动能... 详细信息

为深入了解开孔促淤板周围的水流特性,通过室内概化水槽试验分析了开孔促淤板前后的水流紊动特性,采用声学多普勒流速仪(ADV)测量了开孔促淤板前后典型断面上的三维瞬时流速,分析了典型断面上的时均流速、紊动强度、雷诺切应力和紊动能的分布规律。试验结果表明:板后近板区出现回流区,且回流区与开孔促淤板格栅位置相对应;板后水流相对紊动强度、雷诺切应力及相对紊动能明显大于板前,开孔促淤板对板后近板区水流影响较大;随着与开孔促淤板距离的增大,回流现象消失,流速变化趋于稳定,水流相对紊动强度减小且最终趋于稳定,相对紊动能出现折减且折减率逐渐降低;靠近近板区xOy面雷诺切应力大于yOz面雷诺切应力,靠近下游xOy面雷诺切应力与yOz面雷诺切应力相差较小。

关键词：开孔促淤板紊动特性紊动强度雷诺切应力紊动能

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侧式进/出水口偏流出流下的大涡模拟

水科学进展 2023年

作者：郭港归刘亚坤魏杰曹泽张帝中国电建集团中南勘测设计研究院大连理工大学建设工程学部

实际工程中受地形地质条件影响，引水洞在水平上存在转角，导致出流工况来流不均，进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算，其流速、概率密度分布与模型试验吻合... 详细信息

实际工程中受地形地质条件影响，引水洞在水平上存在转角，导致出流工况来流不均，进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算，其流速、概率密度分布与模型试验吻合较好。结果表明：偏流出流下进/出水口各流道分流比分别为0.64、0.81、1.26和1.29，水平方向流速分布极为不均；垂直方向主流靠近中下部，垂向雷诺切应力在扩散段内呈一正一负峰值分布，该现象主要由中上部的流动分离和底部的壁面剪切造成；两中间流道的回流区高度大于两边流道，导致中间流道的拦污栅更易受到反向流速影响；流动分离使拦污栅附近存在三轴漩滚，靠近过水断面中上部和底部产生2处能量集中的低频脉动，且各流道在偏流条件下的紊动强度相比均匀来流的紊动强度分别提高11%、25%、29%、3%，不利的水流流态和较高的紊动强度可能对拦污栅造成威胁。

关键词：侧式进/出水口偏流出流雷诺切应力流动分离低频脉动

淹没柔性植被明渠恒定水流水力特性的试验研究

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水利学报 2009年第7期39卷 791-797页

作者：槐文信韩杰曾玉红杨中华水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉大学湖北武汉430072

采用三维多普勒超声测速仪(ADV)对淹没柔性植被明渠恒定水流的水力特性进行了试验研究。采用羽毛来模拟天然河道的柔性植被,对不同的植被密度、不同淹没度和不同流量条件下柔性植被明渠恒定水流流速场进行了测量,得到了淹没植被情况下... 详细信息

采用三维多普勒超声测速仪(ADV)对淹没柔性植被明渠恒定水流的水力特性进行了试验研究。采用羽毛来模拟天然河道的柔性植被,对不同的植被密度、不同淹没度和不同流量条件下柔性植被明渠恒定水流流速场进行了测量,得到了淹没植被情况下纵向流速和雷诺应力沿垂向的分布。结果表明,植被上层区域与植被区域水流表现出不同的水力特性,植被上层区域的雷诺应力近似为直线分布,纵向流速呈经典的对数律分布;而植被区域,纵向流速则呈"S"型分布。在分析植被上层水流雷诺应力与纵向流速的关系的基础上,利用普朗特混合长度理论推导了植被上层水流流速的理论表达式,该公式的计算结果与实测数据符合良好。

关键词：淹没柔性植被混合长度超声测速仪雷诺切应力纵向流速

突扩间隙比对单通道扩压器内流动力特性影响的试验研究

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推进技术 2020年第3期41卷 574-581页

作者：吴榕李亚忠邱玥李尚刘志荣鲍锋朱睿厦门大学航空航天学院福建厦门361102 厦门大学嘉庚学院机电工程学院福建漳州363105

为了研究突扩间隙比与扩压器内流动力特性的影响关系,采用水流模拟流动显示及PIV(Particle Image Velocimetry)流场测速试验方法,对不同突扩间隙比的内流瞬态流场、时均流场、雷诺切应力等关键流场信息所表征的扩压器内流动力特性进行... 详细信息

为了研究突扩间隙比与扩压器内流动力特性的影响关系,采用水流模拟流动显示及PIV(Particle Image Velocimetry)流场测速试验方法,对不同突扩间隙比的内流瞬态流场、时均流场、雷诺切应力等关键流场信息所表征的扩压器内流动力特性进行了研究。结果表明:突扩间隙比为1.6~1.7时,静压恢复系数与总压损失系数比值达到最大,此时扩压性能最优;扩压器突扩间隙比为1.64时,主流从前置扩压器流出时由于强剪切作用卷起扩散涡,为维持突扩区域空间内流动稳定性,进而诱导出消耗涡;总压损失变化是突扩区消耗涡、回流扰动及火焰筒前缘背压反流共同作用的结果,雷诺切应力与总压损失系数成正比;扩压器出口速度分布对于突扩间隙比变化的不敏感性体现出较好的内流流动稳定性。

关键词：扩压器突扩间隙比时均流场雷诺切应力