在上部流区则因水流的紊动减弱而使颗粒的紊动强度明显减小。图1-56颗粒因克服当地阻力而损失的能量1.3.3.2粒径的影响1.紊动强度的变化实测的紊动强度资料见表1-23，图1-57为颗粒三个方向脉动速度的紊动强度及紊动能量沿垂线的分布。......
2023-06-22
推移质颗粒三维运动的紊动特性分析
【摘要】：对推移质颗粒运动的紊动特性进行统计分析，探讨粒径、比重及水力比降对推移质紊动速度的影响，并定性总结推移层内平均紊动特性的变化规律。
对推移质颗粒运动的紊动特性进行统计分析，探讨粒径、比重及水力比降对推移质紊动速度的影响，并定性总结推移层内平均紊动特性的变化规律。
1.2.4.1 试验资料
颗粒试验组次、水流基本资料以及推移层流区划分同前，10组试验颗粒运动紊动特性的统计参数见表1-9。
表1-9 颗粒紊动特性的统计参数
表中各项紊动强度均用摩阻流速u*作了无量纲化计算，u′w和v′w分别为颗粒所在高度处清水的纵向和垂向紊动强度。
在纵向上，单颗粒运动速度的紊动强度u′p定义为:
流区内颗粒的紊动强度取该区内全部Nb个颗粒的紊动强度的平均值:
垂向和横向的紊动强度采用相同的定义。
颗粒运动的紊动能量定义为:
1.2.4.2 颗粒纵向紊动特性
图1-18为所有10组试验的颗粒纵向紊动强度分布。由图可见，除颗粒比重最大的Run.10组外，各组试验的颗粒在最靠近床面流区的脉动强度较小，原因是处于该流区的颗粒多以滚动、滑动形式运动，未能完全脱离固壁床面;大多数组次颗粒运动随着远离床面，脉动强度逐渐增加，并在距床面(0.75～1.25)D 处出现极大值，之后脉动强度逐渐减小。其中颗粒粒径最小的Run.4、Run.5组实测脉动强度随y 值增大而持续增大。
图1-19为相同水流条件下不同粒径的颗粒纵向速度的紊动强度分布。实测资料表明，颗粒的纵向紊动强度随粒径的减小而加大，粒径较小组次试验 (D=0.9、1.3mm)在位于1.5倍粒径高度处的推移颗粒的紊动强度与清水紊动强度的差值较小，粒径较大组次试验的颗粒脉动强度则小于水流脉动强度，随着粒径增大，水流与颗粒脉动强度的差值增大。
图1-18 颗粒纵向速度的紊动强度分布
图1-20为其他条件相同，仅坡降变化的颗粒纵向脉动强度的对比。总体来看，随着坡降的增加，颗粒的纵向紊动强度加大。但由于颗粒较粗(D=1.9mm)，颗粒的纵向紊动强度明显小于清水的紊动强度。
图1-19 不同粒径的颗粒纵向速度的紊动强度分布
图1-20 不同坡降的颗粒纵向速度的紊动强度分布
图1-21 不同比重的颗粒纵向速度的紊动强度分布
图1-21为不同比重的试验结果。由于比重试验的组次较少，其影响规律不明显。但仍可以看出，比重最大一组试验的颗粒脉动变化规律不同于其他两组，在推移层的下部流区，颗粒的紊动强度随比重而增加，上部流区则随比重的加大而减少，这主要是由于空间尺度的限制和颗粒惯性作用的影响。
1.2.4.3 颗粒垂向紊动特性
所有10组试验的颗粒垂向紊动强度沿垂线的分布见图1-22，其数值大约为清水试验结果的一半。
不同粒径颗粒垂向紊动强度的分布见图1 23。在推移层的下部流区，垂向紊动强度随粒径加大而增加。与颗粒纵向紊动强度相比，其与粒径的变化关系相反，说明细颗粒在垂向上的脉动较小，但在纵向上的脉动较大。对同一组试验的相同高度，颗粒紊动强度与水流紊动强度的差值随粒径的加大而增加。
图1-22 颗粒垂向速度紊动强度分布
清水试验结果表明，离床面越近，水流纵向紊动强度越大而垂向紊动强度越小。由于细颗粒的推移层厚度更靠近边壁，因此，在清水紊动的作用下，近壁流区运动的细颗粒的纵向紊动强度加大而垂向紊动强度减少。颗粒在推移层上部流区的变化则没有明显的规律性。
图1-24为不同坡降的垂向紊动强度的变化。总体来看，实测值随坡降的变化趋势不明显，数值上大致为清水紊动强度的1/2。由于各组次实测v′b值采用u*做了无量纲化，图1-24中J＞0.10%各组试验显示的垂线紊动强度随坡降的加大而减小，但颗粒垂向紊动强度的绝对值仍是随坡降加大而增加的。
图1-25为不同比重的颗粒垂向紊动强度的垂线分布，几乎看不出比重对颗粒垂向紊动强度的影响。在数值上大约也是清水紊动强度的1/2。
图1-23 不同粒径的颗粒垂向速度的紊动强度分布
图1-24 不同坡降的颗粒垂向速度的紊动强度分布
图1-25 不同比重的颗粒垂向速度的紊动强度分布
1.2.4.4 颗粒横向紊动特性
图1-26为10组试验的颗粒横向紊动强度的垂线分布。图1-27为颗粒横向紊动强度分布随粒径的变化，在下部流区，颗粒紊动强度随粒径的加大而加大，与垂向的颗粒紊动强度的变化趋势一致。在推移层上部流区，颗粒横向紊动强度随粒径的增加而减小。
图1-26 横向的颗粒紊动强度分布
图1-27 不同粒径的颗粒横向紊动强度分布
颗粒横向紊动强度随坡降的变化见图1-28。当J＞0.06%时，横向紊动强度随坡降的加大而减小，这一规律与垂向紊动强度的变化趋势一致。
图1-29为颗粒横向紊动强度随比重的变化。由于试验组次偏少，按现有资料尚难以分析其变化规律。
图1-28 不同坡降的颗粒横向紊动强度分布
图1-29 不同比重的颗粒横向紊动强度分布
图1-30 平均紊动参数随粒径的变化
图1-31 平均紊动参数随比重的变化
1.2.4.5 推移层内的平均紊动特性
将各组试验处于推移层内的颗粒作为总体来研究。图1-30为颗粒的紊动参数在推移层内的平均值随粒径的变化。纵向平均紊动强度和颗粒的平均紊动能量随粒径加大而明显减少，垂向平均紊动强度稍有增加而横向平均紊动强度稍有减少。从数值上看，纵向的平均紊动强度最大而垂向最小，其结果与清水的紊动强度相似。
颗粒的平均紊动参数随比重的变化见图1 31，从趋势上看，纵向平均紊动强度和颗粒的平均紊动能量随比重的加大而增加。垂向和横向的平均紊动强度的变化趋势不明显。
图1-32 平均紊动参数随坡降的变化
颗粒的平均紊动参数随坡降的变化见图1-32，纵向平均紊动强度和颗粒的平均紊动能量随坡降加大而增加。当坡降J＞0.10%时，垂向和横向的平均紊动强度均随坡降的加大而减少。
有关泥沙研究进展的文章
- 详细阅读
-
推移质颗粒三维运动的平均特性分析详细阅读
采用三维粒子示踪测速技术，通过分别改变示踪粒子的粒径、比重以及水力比降等条件，观测了10种不同水沙条件下推移质颗粒的三维运动。对推移质颗粒的平均运动规律进行统计分析，探讨粒径、比重及水力比降对推移质运动速度的影响，并分别根据Einstein和Bagnold的研究方法从实测资料得出推移质纵向平均速度的表达式。由图1-12可知，随着坡降的增加，推移质颗粒的速度明显增大，颗粒与水流的相对运动速度减小。......
2023-06-22
-
推移质颗粒单步运动的统计规律分析详细阅读
分析具有代表性的6组试验的推移质颗粒的单步运动，对大量粒子的运动规律进行统计分析。图1-34典型跃移轨迹xz平面图1-33、图1-34中L 为粒子跃移的单步步长，L1为颗粒起跃至达到最高点的长度，H 为跃高，d 是颗粒单步运动横向摆动幅度，uo、vo、wo分别为起跃点的纵向、垂向和横向速度，ue、ve、we则为降落点的纵向、垂向和横向速度。......
2023-06-22
-
颗粒三维运动的平均特性分析详细阅读
为统计颗粒运动的各种参数，将实测资料沿垂线分区。表1-19实测颗粒速度和浓度的平均值图1-45中Uw为对应组次的清水流速，同时给出了对数区的回归直线。图1-45中近底两个点为推移层内颗粒的平均运动速度。颗粒平均速度与相应清水平均速度的比值的平均值为0.826，说明颗粒的平均速度小于清水。......
2023-06-22
- 详细阅读
-
推移质起动概率分析详细阅读
表面淬火只对表面层进行加热，所以淬火后变形不大，对于精度要求不是很高的齿轮常不需要磨齿。冲击载荷很大时应采用渗碳淬火。渗碳层厚度一般取齿根厚度的 10%～15%，但不大于1.5 mm。但由于硬化层很薄，承载能力不及渗碳淬火齿轮。由于铸铁较脆，为避免载荷集中而引起的齿端局部断裂，齿宽一般应取小些。表6.4常用齿轮材料及其力学特性图3.1-32起动概率随相对水流强度参数的变化趋势......
2023-06-21
-
观测推移质运动的三维测速方法及其应用研究详细阅读
现有的三维测速多数是对水流结构及悬移质的测量，对推移质运动的观测则非常少见。对此Muste et al. 对毫米量级的粗颗粒泥沙运动进行了试验研究，所得的两相速度差在纵向和垂向上基本都与ω在同一量级。刘大有等将近壁颗粒的脉动划分为两种形式，即除了跟随水流的湍流脉动外，还存在颗粒跃移与壁面碰撞等方式引起的非湍流脉动。Muste et al. 对粗颗粒泥沙的观测也表明，近壁区流体的垂向脉动强度要小于颗粒脉动。......
2023-06-22
-
推移质泥沙特性分析-水文分析计算与水资源评价详细阅读
3.5.2.2缺乏实测资料的推移质特征值计算鉴于我国实测推移质资料短缺，测验的手段和方法尚不完善，当工程设计需要时，可根据资料条件选择一种或几种方法估算推移质输沙量。......
2023-08-23
相关推荐