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《天津大学》 2012年
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明渠湍流特性及底沙输移规律

崔贺  
【摘要】:本文以泥沙颗粒和群体为研究对象,根据泥沙的受力模型和运动特性,建立其运动力学方程。以粗颗粒泥沙为研究对象,研究了其起动和输移规律,对建立的推移质输沙公式进行了验证,对比实验数据,公式与数据吻合较好。在此基础上,研究了明渠水流与粗颗粒泥沙的作用规律,采用实验量测的方法,研究泥沙起动,沙纹的形成、发展和床面的演化。应用统计学理论工具,对测得的湍流的瞬时物理量进行分离,得到对应的时间平均值和脉动值,并计算出表征湍流特性的湍流特征量如绝对湍流强度,湍流动能,雷诺应力,流速分量的频率密度函数,关联函数和能谱密度函数.通过对湍流特征量的分析,系统的研究湍流的拟序结构。 对比研究了水流与细颗粒泥沙相互的作用规律;为深入研究水流与细颗粒泥沙的作用规律,实验研究了细颗粒泥沙的流变特性,并讨论了其影响因素,并对细颗粒泥沙的临界起动切应力进行估算。并采用理论分析和水槽实验相结合的方法,系统地研究了河口区域淤泥冲刷后进入悬移状态的细颗粒泥沙对明渠湍流特性的影响。 在泥沙起动和输移规律研究的基础上,采用物理模型实验的方法,对管线存在对周围的泥沙运动和局部冲刷的影响进行研究,为油气输运和安全通航提供基础研究数据。
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