沿岸流的模型实验和数值模拟研究(英文)

研究了两个缓坡海岸（坡度为1：100和1：40）上沿岸流、波高及波浪增减水的模型实验方法和数值模拟方法,给出了沿岸流速度、波高和波浪增减水沿海岸剖面的分布,并且对沿岸流的实验模型方法进行了讨论。给出了沿岸流的数值模拟方法和结果,与实验结果进行了比较。     

不规则波致沿岸流不稳定运动时空变化研究

基于Morlet小波与沿岸流不稳定运动流速时间历程形态相似的原则,采用Morlet复小波作为基小波,得到沿岸流不稳定运动流速时间历程的小波功率谱,以此分析了1∶100和1∶40平直斜坡不规则波条件下观测到的沿岸流不稳定运动时空变化特性,并分析了坡度对沿岸流不稳定运动时空变化的影响.通过分析各个波况下距岸线不同位置处小波谱能量分布的变化,得到沿岸流不稳定运动随时间、空间的变化特性,同时通过分析在坡度不同其它波况相近的情况下小波谱中能量分布的不同,得到坡度对沿岸流不稳定运动的影响.结果表明沿岸流不稳定运动随着时间的变化不会和低频波以及其它模式的低频成分有能量交换;随着距岸线距离的增大,沿岸流不稳定运动获得能量的时间提前,在时均沿岸流最大值附近获得能量最早;从地形影响角度看,地形坡度增大使得沿岸流不稳定运动在垂直岸线和沿岸方向的作用增大.该研究结果可以应用于沿岸流不稳定运动对近岸泥沙、污染物输移影响等的经验参数的标定.     

起伏管内局部油水两相流流动特性实验研究

地形起伏成品油管道积水不仅降低管输效率、加速管道内壁腐蚀,其腐蚀产物还可引起干线设备堵塞,甚至 计划外停输。采用0# 柴油、自来水在内径50 mm 的地形起伏透明有机玻璃测试系统上对油流携带积水这一局部油水 两相流系统进行了实验研究,发现：随油流剪切作用的增大,积水逐渐呈界面光滑分层流、界面波动分层流以及界面乳 化分层流3 种形态;一旦积水全部进入上倾管段,其平均运动速度随油相表观速度增大而线性递增,其平均截面含率 随油相表观速度增大而线性递减;积水全部进入上倾管段时对应的油相表观速度随上倾倾角增大而增大,而积水量对 其影响较小。结果表明采用上游来流可以将积水携带出去。     

风沙流中沙粒速度分布的实验研究

采用相位多普勒粒子分析仪（phase Doppler particle analyzer,PDPA）测量了风沙两相流动中沙床面上沙粒碰撞和起跳速度概率分布以及不同高度处沙粒速度概率分布．结果表明,沙床面上沙粒碰撞和起跳速度概率分布均可用对数正态分布函数描述,碰撞和起跳角度均可用指数分布函数描述．沙粒平均碰撞角度为28°-39°,平均起跳角度为30°～44°,平均起跳速度为平均碰撞速度的0．81～0．9倍,向后碰撞沙粒占总碰撞沙粒的比例为0．05～0．11,向后起跳沙粒占总起跳沙粒的比例为0．04—0．13．沙粒水平速度概率分布在4mm高度处表现为正偏斜类型,在20mm高度处沙粒水平速度的变化范围更加广泛,在80mm高度处沙粒水平速度变化范围小于20mm高度处的变化范围．沙粒垂直速度概率分布在不同高度处均可表示为正态分布函数．     

关于实验动物屏障环境设施单向流的研究

就单向流气流分布特性、单向流的换气次数及气流速度、单向流的不均匀度及流线的平行度等3个方面进行 了研究,剖析了单向流的关键三要素。提出以减少或避免涡流,减少室内菌、尘扩散,有利于污染物被迅速排除为 目的,认为实验动物屏障环境净化空气应选择采用单向流流型。     

单方柱绕流的直接数值模拟研究

为了揭示柱体绕流的湍流流动机理,采用直接数值模拟方法对雷诺数为1200的单方柱绕流工况进行研究。首先通过与文献中斯特劳哈尔数、平均流速和表面压强系数等统计量进行对比,验证了数值方法的可靠性。其次采用本征正交分解方法系统地提取流场中的相干结构,结果表明：对于速度场的模态分解,第一阶模态代表平均速度场的特征,第二、三阶模态提取的是流场中的低频大尺度旋涡特征,第四、第五阶模态提取的是流场中的高频小尺度旋涡特征。最后基于联合概率密度函数分析速度梯度张量第二、第三不变量,发现方柱下游大致可分为两个流动阶段：发展阶段,流场以涡流层结构和耗散作用为主,涡流管结构逐渐生成;成熟阶段,流场中湍流结构伴随着高涡量拟能和高能量耗散率。     

沿岸流不稳定运动对时均沿岸流影响

通过物理模型实验以及数值方法研究了沿岸流不稳定运动对时均沿岸流的影响.首先简要介绍了沿岸流不稳定运动测量实验并给出了测量结果;然后建立了考虑沿岸流不稳定运动的数学模型,该模型中引入了沿岸流不稳定运动引起的辐射应力项,为了使数值分析与实际情况相吻合,该模型中考虑沿岸流不稳定运动引起的辐射应力由实验中观测到的结果求得.利用求得的应力项,粗略分析了沿岸流不稳定运动引起的侧混系数的范围,结果表明该范围为0～0.04.利用该模型数值分析了沿岸流不稳定运动对时均沿岸流的影响,结果表明其影响很小.     

低水头缓坡溢洪道挑坎体型优化试验研究

某低水头电站因工程需要采用的缓坡溢洪道挑流消能效果不理想,对右岸岸坡和河床冲刷较为严重.试验研究了两种挑坎体型下出坎水舌形态、落水点及对下游河床的冲刷,推荐采用的差动坎方案能使水流纵向扩散更充分,减轻水流对下游的冲刷,消能效果显著.论文对该类工程泄洪消能设施布置原则进行了总结,对类似工程有借鉴意义.     

细砾质斜坡海床上波浪的传播特性试验

为了解波浪在渗透性良好的斜坡海床上的传播演变机制,在水槽中开展细砾质斜坡海床上波浪传播特性试验,研究海床土体孔隙水压力响应特征、波浪在斜坡海床上发生浅水变形区域内波浪近底水平流速特性以及波浪在可渗透斜坡海床上的传播演变特性。试验结果表明:海床中超静孔隙水压力随着波浪波高和周期的增大而增大;近底水平流速随着波浪浅水变形程度的增加而增加;波浪厄塞尔数越大,斜坡上波浪浅水变形越明显,各谐波之间的波-波相互作用越剧烈;在浅水变形初段,海床渗透作用大于波浪浅水变形作用,在浅水变形剧烈区域,波浪浅水变形作用大于海床渗透作用。     

平缓岸滩上规则波的破碎条件

Ｎｅｌｓｏｎ等指出,在平缓岸滩上波浪的破碎指标－相对波离（Ｈ／ｄ）ｂ－将较岸坡ｉ〉１／１００时为小,即（Ｈ／ｄ）ｂ可小于０．６。     

歧口凹陷缓坡带层序地层模式

根据层序地层学原理及构造-沉积关系,对歧口凹陷缓坡带构造样式和层序地层模式进行研究,并分析二者之间的相互关系。依据构造特征将歧口凹陷缓坡带划分为外带、中带、内带3个构造地貌单元,进而将其分为低角度-多断-斜坡型缓坡、低角度-多断-单坡折型缓坡和高角度-多断-多坡折型缓坡3种缓坡构造样式。在歧口凹陷缓坡带沙河街组内部划分6个二级层序和16个三级层序,建立其层序格架,阐明其内部沉积特征。针对3种不同类型的缓坡,分析构造控制下的沉积层序展布特征。结果表明:层序具有不完整性,低位体系域较不发育,湖侵体系域和高位体系域分布广泛;在空间上,由北向南层序的数量减少,厚度减薄,各层序的完整程度也降低;缓坡构造样式控制层序类型和地层结构。     

倾斜抗滑桩护坡承载特性试验研究

为充分探究倾斜抗滑桩护坡承载特性，弥补倾斜抗滑桩在相应试验研究方面的不足，采用模型试验方法，对倾斜与竖直抗滑桩支护结构的受力状态、坡顶沉降位移、桩身内力变化规律和桩后土压力进行测量对比分析。试验结果表明倾斜桩体桩后土压力随着桩体埋深的增加先增大后减小，其形态类似于抛物线型分布；桩体在同一位置不同加载荷载下，土压力值随着荷载的增大而增大，与竖直桩体相比其受力更加合理，更能充分发挥抗滑桩护坡作用。桩身弯矩形态近似呈“S“形分布，桩身弯矩随着桩体埋深的增加先增大，后出现弯矩重分布现象反向增大最后减小，在桩体埋深为35cm处，弯矩值出现重分布现象；桩体在同一位置不同加载荷载下，弯矩值随着荷载的增大而增大且桩顶处弯矩值大于桩底弯矩。倾斜比竖直桩体在相同状况下所受弯矩值明显小很多，即能承受更大的土体作用而不发生破环，从而使护坡效果明显增强，为在实际工程中采用与坡面大致垂直的抗滑桩比竖直抗滑桩能达到更好的护坡效果提供了理论指导。     

双波群产生的低频波浪的实验研究

对五个不同海岸坡度（1：20、1：40、1：60、1：80和1：100）,进行双波群产生低频波浪的物理模型实验研究,研究所产生低频波浪的特征。结果表明,低频波浪的个数对大于1：80坡度的海岸是2个,而对1：100坡度的海岸是1个;低频波浪的波峰时间间隔近似等于波群周期;波谷时间间隔与波高无关,但依赖于波群周期和海岸坡度,本文根据实验结果给出该依赖关系的表达式。     

边坡爆破振动传播规律的试验研究

从爆破地震效应分析入手,对实验室内混凝土边坡的爆破振动进行试验研究,探讨爆破振动在边坡中的传播规律,并分析了边坡爆破振动对边坡作用机理和地震强度的影响.结果表明,人工预留的预裂缝作为减震沟有明显的减震效果,且表明可运用于实际的边坡爆破工程.     

青藏高原地区生态边坡抗冲刷试验研究

 为减少交通工程建设对青藏高原生态环境的影响,分析了青藏高原地区降雨特性,制定了3个地区的暴雨公式;用青藏高原典型土壤进行了裸土、纯草皮、三维网草皮的边坡冲刷试验,获得了两种草皮的抗冲刷流速,并与西安黄土的抗冲刷流速进行对照;考虑坡面微地形的影响,将坡面水流概化为抛物线形浅沟流,通过现场实测确定了相关参数;计算了西宁、玉树、拉萨、德令哈4个地区的边坡水流参数,并结合室内冲刷试验结果,提出适用于4个地区的生态边坡防护方案。     

土工合成纤维土动力特性试验研究

通过动三轴试验,研究围压、纤维长度、纤维细度和配合比等因素对聚丙烯纤维加固粉砂的动应力-应变关系及动强度的影响规律。结果表明:纤维土的动应力-应变关系呈应变硬化型,近似双曲线;围压对纤维土动应力-应变关系和动强度的影响较大,纤维土的动弹性模量和动强度随围压的增大而增大,随振动次数的增加而降低;纤维越细,动强度越大,抵抗变形的能力越强;纤维的掺入对土体动摩擦角的影响不大,主要提高了土的动黏聚力。