水利学报
水利學報
수리학보
Journal of Hydraulic Engineering
2015年
8期
967-973
,共7页
陈启刚%齐梅兰%李金钊%王兴奎
陳啟剛%齊梅蘭%李金釗%王興奎
진계강%제매란%리금쇠%왕흥규
明渠%圆柱%行近流%水面线%下降流
明渠%圓柱%行近流%水麵線%下降流
명거%원주%행근류%수면선%하강류
open channel flow%circular cylinder%approaching flow%backwater profile%down-flow
现有实验测量和数值模拟方法难以准确捕获近水面流动特征,为全面掌握墩柱上游行近来流的内部结构和水面特征,通过明渠圆柱绕流试验,采用粒子图像测速技术对柱体上游的对称垂面进行了测量,获得了行近来流的瞬时二维流场和水面线.在此基础上,对圆柱上游的时均流动和壅水特征进行了研究,得出上游行近来流从水面至床面依次由上升流、近水平流和下降流构成,形成典型的三层结构,其中,上升流厚度随柱体雷诺数增加而变厚,下降流无量纲厚度基本不随柱体雷诺数改变.在靠近柱体的床面附近,边界层与床面分离,分离区内为向上游流动的逆流以及一个马蹄涡和一个次生涡;在靠近柱体的水面附近存在表层逆流以及两个逆向涡.研究结果揭示出边界层分离、表层逆流及柱体本身依次促使行近来流减速,使得沿程水深雍高,壅水末端至圆柱迎水面的水面线符合一元四次函数分布,无量纲壅水长度随着柱体雷诺数的增加而延长.研究成果可作为基于流体体积法等具有自由水面计算能力的明渠墩柱绕流数学模型的验证依据.
現有實驗測量和數值模擬方法難以準確捕穫近水麵流動特徵,為全麵掌握墩柱上遊行近來流的內部結構和水麵特徵,通過明渠圓柱繞流試驗,採用粒子圖像測速技術對柱體上遊的對稱垂麵進行瞭測量,穫得瞭行近來流的瞬時二維流場和水麵線.在此基礎上,對圓柱上遊的時均流動和壅水特徵進行瞭研究,得齣上遊行近來流從水麵至床麵依次由上升流、近水平流和下降流構成,形成典型的三層結構,其中,上升流厚度隨柱體雷諾數增加而變厚,下降流無量綱厚度基本不隨柱體雷諾數改變.在靠近柱體的床麵附近,邊界層與床麵分離,分離區內為嚮上遊流動的逆流以及一箇馬蹄渦和一箇次生渦;在靠近柱體的水麵附近存在錶層逆流以及兩箇逆嚮渦.研究結果揭示齣邊界層分離、錶層逆流及柱體本身依次促使行近來流減速,使得沿程水深雍高,壅水末耑至圓柱迎水麵的水麵線符閤一元四次函數分佈,無量綱壅水長度隨著柱體雷諾數的增加而延長.研究成果可作為基于流體體積法等具有自由水麵計算能力的明渠墩柱繞流數學模型的驗證依據.
현유실험측량화수치모의방법난이준학포획근수면류동특정,위전면장악돈주상유행근래류적내부결구화수면특정,통과명거원주요류시험,채용입자도상측속기술대주체상유적대칭수면진행료측량,획득료행근래류적순시이유류장화수면선.재차기출상,대원주상유적시균류동화옹수특정진행료연구,득출상유행근래류종수면지상면의차유상승류、근수평류화하강류구성,형성전형적삼층결구,기중,상승류후도수주체뢰낙수증가이변후,하강류무량강후도기본불수주체뢰낙수개변.재고근주체적상면부근,변계층여상면분리,분리구내위향상유류동적역류이급일개마제와화일개차생와;재고근주체적수면부근존재표층역류이급량개역향와.연구결과게시출변계층분리、표층역류급주체본신의차촉사행근래류감속,사득연정수심옹고,옹수말단지원주영수면적수면선부합일원사차함수분포,무량강옹수장도수착주체뢰낙수적증가이연장.연구성과가작위기우류체체적법등구유자유수면계산능력적명거돈주요류수학모형적험증의거.