閘壩下游水流基本特性研究.pdf

1、紊流運(yùn)動是自然界中普遍存在的流動狀態(tài)，許多工程中的流體力學(xué)問題需要用紊流理論進(jìn)行求解。由于水流紊動機(jī)理的復(fù)雜性，目前人們對于其運(yùn)動規(guī)律并沒有完全了解和掌握。為了進(jìn)一步揭示水流紊動機(jī)理，本文通過模型試驗，利用多普勒流速儀研究了閘壩下游沖刷坑水流的水力特性以及水流與泥沙的作用規(guī)律，得到以下結(jié)論:
　　(1)采用多普勒流速儀，分別進(jìn)行了3個沖刷坑形態(tài)、3個流量9個工況的清水觀測試驗，每個工況分別采集了5個斷面的實驗數(shù)據(jù)。通過對湍流瞬時物

2、理量進(jìn)行分析計算，得到其對應(yīng)的平均值和瞬時值，并計算出表征湍流特性的特征量，如湍流強(qiáng)度、湍流動能、雷諾切應(yīng)力、流速分量的概率密度函數(shù)、偏斜因子、平坦因子等。
　　(2)各工況下水流時均流速的垂線分布基本類似，縱向時均流速隨著水深的增加而增大，在靠近床面附近達(dá)到最大。在各斷面上，紊動強(qiáng)度沿橫向變化不大;在縱向和垂向上，沿水深先增大后減小;在接近床面時，紊動強(qiáng)度達(dá)到最大，然后迅速減小?？v向雷諾切應(yīng)力沿水深先增大后減小，沿程分布逐漸減小

3、。湍流動能沿水深分布的總體趨勢是先增大后減小。流速概率密度分布類似正態(tài)分布。隨著水深的增加，縱向和垂向脈動流速的概率密度分布偏離正態(tài)分布?？v向和垂向流速偏斜因子隨著水深增加逐漸遠(yuǎn)離零值。在靠近床面的位置，流速平坦因子數(shù)值較其他位置顯著增高。
　　(3)采用多普勒流速儀，分別對沿程13個斷面的有機(jī)玻璃水槽中含沙水流試驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。將采集的湍流瞬時物理量進(jìn)行分離處理，得到相應(yīng)的時均值和脈動值，計算了紊動強(qiáng)度、湍流動能、雷諾切應(yīng)力、

4、流速分量的頻率密度函數(shù)、流速分離的概率密度函數(shù)、偏斜因子、平坦因子等湍流特征量。
　　(4)隨著泥沙濃度的增加，橫向、縱向及垂向脈動強(qiáng)度均逐漸減小;對于相同濃度的含沙水流，顆粒粒徑越小，脈動強(qiáng)度越小。湍動能、縱向雷諾切應(yīng)力也有類似的分布規(guī)律。清水及含沙水流的流速概率密度分布類似正態(tài)分布。在近壁區(qū)，含沙水流的傾斜因子比清水更接近于0，其平坦因子與清水相比較，數(shù)值較小，進(jìn)入主流區(qū)平坦因子增大。水流能量集中在低頻區(qū)，在靠近床面的區(qū)域，橫