明渠沙紋演化及其湍流動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、沙紋是明渠床面形態(tài)存在的最小尺度，也是緩流中推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)形式，在河流阻力與輸沙過程中扮演著重要角色；作為明渠湍流在可塑性床面上長(zhǎng)時(shí)間作用留下的烙印，穩(wěn)定的沙紋形態(tài)蘊(yùn)含著局部復(fù)雜但宏觀上又極其規(guī)則的水沙關(guān)系，而沙紋的形成與發(fā)展則是河流系統(tǒng)中水流和床面相互協(xié)調(diào)與平衡的結(jié)果。 本文在實(shí)驗(yàn)室水槽中，利用聲學(xué)多普勒流速儀(ADV)和染色液流動(dòng)顯示裝置，較為系統(tǒng)地測(cè)量了明渠水流在不同床面和不同擾動(dòng)作用下的流動(dòng)結(jié)構(gòu)與流動(dòng)特性。根據(jù)高頻

2、率湍流信號(hào)采樣數(shù)據(jù)，從概率統(tǒng)計(jì)的角度對(duì)明渠湍流統(tǒng)計(jì)特征量進(jìn)行了計(jì)算、比較與分析，包括脈動(dòng)強(qiáng)度、雷諾應(yīng)力、湍流動(dòng)能、流速概率密度、頻譜密度、偏斜因子和平坦因子等；另外利用相關(guān)分析和子波分析方法，計(jì)算并分析了湍流流速的自相關(guān)系數(shù)、積分尺度和多尺度分解的子波系數(shù)，對(duì)湍流擬序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討。 作為研究的重點(diǎn)，文中對(duì)沙紋床面附近的湍流結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析，研究了迎水面上的湍流猝發(fā)等擬序現(xiàn)象，并利用定點(diǎn)攝影和地形測(cè)量對(duì)沙紋輸沙及演化規(guī)律進(jìn)行研究