理想河口盐度层化的减阻效应研究

利用FVCOM三维水动力及盐度模型对半闭合式的部分混合理想河口进行了模拟,并对比了考虑盐度与不考虑盐度的理想河口情况。结果表明,盐度层化使得粗糙长度减小、摩阻流速减小,在整体上表现为明显的减阻效应。在空间分布上,减阻程度与层化参数成正相关,即层化越强,减阻效应越明显。层化减阻的机理可解释为层化使得紊动粘滞系数减小,从而能量耗散减小。     

航道挖槽紊动特性试验研究

挖槽是河道治理的重要工程措施之一。以长江上游神背嘴右槽为原型进行挖槽概化模型设计，采用三维超声流速仪，系统地测量不同挖槽断面下水流紊动特性，并对时均流速、紊动强度等沿垂线分布进行分析计算，同时还对挖槽水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较。试验结果表明，在一定数值范围内，窄深型断面底部应力和紊动强度相对较大，在减少航槽回淤方面优于宽浅型断面。     

长江上游分汊河段不同深度水流的紊动特性研究

分汊河段水流的紊动特性对河床冲淤变化和鱼类生境有重要影响,而关于分汊河段水流紊动特性的水平分布的研究较少。为了厘清分汊河段水流的紊动特性,以长江上游部分河段为原型,开展概化模型试验,并对不同深度水流的3个方向(纵向、横向和垂向)的时均流速、紊动强度及紊动能的水平分布特征进行研究。结果表明：分汊水流在分流和汇流区域有低流速区,该区域的水流紊动较强。不同深度水流的紊动强弱与滩体水平剖面面积呈正相关关系,与河床的距离呈负相关关系;近底水流的强紊动区域较为分散;上层水流的强紊动区域较为集中。     

不同宽高比叶片对明渠水流影响的试验研究

采用宽高比尺寸1比20、1.5比13.3和2比10的矩形薄片模拟等面积不同几何形态的植物叶片.通过水槽试验对同一水流条件作用下三种叶片对水流的时均流速、紊动强度、雷诺应力的影响进行研究发现:宽高比越大的叶片对水位的影响越小;植物区同一水深的流速随植物宽高比的增大而减小;同一水深宽高比越大的叶片摆动频率越高,其紊动强度也越大;紊动强度、雷诺应力和时均流速的垂向分布类似都表现出了一定的相似性,说明矩形叶片水流紊动具有三维各向紊动同性,而且叶片宽高比的改变并不影响其紊动的各向同性;植物的存在时会使明渠糙率系数极大的增加.     

高岭土絮凝体粒径变化实验研究

通过室内试验,利用ADV测量流速,计算紊动剪切率G代表紊动强度,配合使用现场激光粒度分析仪(LISST100X)和OBS 3+研究在不改变絮凝环境条件下,不同紊动强度和盐度及悬沙浓度对高岭土絮凝体粒径变化的影响。研究结果表明:在絮凝过程中,存在促进絮团增大的紊动强度临界峰值和饱和盐度,但在不同盐度和悬沙浓度下,紊动强度峰值大小有明显差异。低悬沙浓度时,实验中的饱和絮凝盐度为1 ppt,且随着浓度的增大而增大;紊动剪切率G的临界值在23. 09～34. 72 s~(-1)之间。     

水流作用力垂向变化对块体抛放影响的综合研究

考虑块体在水体中的相对位置,综合研究了不同水深区域内水流作用力系数的变化关系。在自由水表面和河床壁面附近区域,应分别考虑水表面波动和边界层对垂线流速分布的影响,由平均流速计算得出的拖曳力系数与相对位置基本呈递增关系,而上举力系数递减;介于上述区域之间时,近似认为拖曳力系数和上举力系数不随相对位置变化。因此,在受力分析以计算石块或沙袋的抛掷位移时,应考虑水流流动作用力垂向不断变化的特点。     

悬挂式多波束水动力分析

多波束主要用于考察海底地貌,保证良好的水动力性能可以更有利于多波束的工作。波浪中舰船产生的纵摇和垂荡是影响多波束水动力性能的主要因素。多波束所受的合力主要是由波浪中舰船垂荡和纵摇所产生的耦合垂向加速度引起的。采用势流理论计算舰船水动力系数,进一步采用STF二维切片理论对舰船耐波性进行预报。多波束升力的计算要考虑波浪和纵摇的攻角,合力与升力、重力以及浮力的差值即为多波束与船体间的作用力。多波束的水动力周期性变化,变化周期同舰船摇荡周期相同。     

粘性泥沙动水沉降特性研究

河口、海岸带粘性泥沙的动水沉降特性不仅受到潮流、波浪等动力因素的作用,而且还受到盐度、含沙量和水温等因素的影响,为掌握粘性泥沙的动水沉降特性,作者通过环形水槽试验,着重探讨了水流速、含沙量、盐度和水温等对粘性细沙沉降的影响,结果表明,粘性泥沙的动水沉降主要受制于动力因素的影响,而随流速的减小,含沙量、盐度的影响逐渐明显.在低含沙量情况下,水温对沉降有较大影响,必须加以修正.     

基于三维浅水方程的刚性植被水流特性研究

河道中植被的存在会影响河道的过流和挟沙能力。为了研究植被对水流的作用,在已开发的准三维浅水波运动模型控制方程中加入了杆状植被阻力项,并在绕流拖曳力系数计算中考虑了刚性植被的遮蔽效应,同时引入前人提出的植被密度的概念。对改进后的模型利用前人的实验资料进行了验证。模型对植被范围以下和以上流速垂向分布模拟效果良好。利用水箱测定了植被影响下的水流流速,结果表明植被密度是影响阻力的主要因素,而植被的排列方式影响不大;数学模型模拟植被范围和以上的水流速度及紊动能量垂向分布结果与实测值符合较好。     

水深对船舶运动和波浪载荷的影响

本文利用简单Green函数法计算二维水动力，特切片法用于有限深水中船舶运动和波载的计算。对实船试算了迎浪航行时几种不同航速和水深的组合，计算结果（垂荡和纵摇响应、舯弯矩和钟前1／4船长处剪力）表明水深的显著影响。水深变浅，垂荡和纵摇响应峰值变小，弯矩和剪力变大，航速越大水深的影响越显著。