發(fā)布時間：2024-10-30 21:36

　　本文通過水槽實驗和數值模擬研究了四種剛性植被形式作用下明渠的水動力特性,四種植被形式為雙層植被、不連續(xù)植被斑、漂浮植被和樹冠狀植被。基于PIV進行了雙層植被水流試驗,考慮不同流量、水深及植被排列方式,得到了縱向流速垂向分布概化圖,流速在低植被層和高植被層內流速基本均勻分布,在渠底有突增現(xiàn)象,在高植被層和低植被層頂部存在拐點,自由水層符合對數律分布,高層植被非淹沒情況下渦量最大值出現(xiàn)在低植被層頂部偏下位置且交錯布置工況的渦量最大值為線性布置工況的5-6倍,交錯排布植被更有利于固定河灘;高層植被淹沒時,排布方式對流速、渦量和雷諾應力的影響不大,渦量和雷諾應力在高、低植被層頂部較大,高層植被頂部處的渦量和雷諾應力明顯大于低植被層頂部,通過流速判斷線性排布植被更有利于防洪固灘。通過水槽實驗和大渦模擬研究不連續(xù)植被斑水流,考慮不同的植被密度、雷諾數和植被斑之間間隙區(qū)長度,不連續(xù)植被斑水流縱向流速與雷諾應力分布變化受植被密度和雷諾數的影響較大,改變植被斑和間隙區(qū)的長度對縱向流速與雷諾應力的影響不大,但是較長的植被斑與間隙區(qū)長度更有利于水流的沿程調整;間隙區(qū)的縱向流速小于植被斑區(qū)域的流速,更有利于來流...

【文章頁數】：109 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 植被水流平均流速
        1.2.2 植被水流紊動特性
        1.2.3 植被水流數值模擬
    1.3 本文主要內容
第2章 水槽試驗和數值模型
    2.1 水槽試驗
        2.1.1 試驗設備
        2.1.2 數據處理
    2.2 數值模型
        2.2.1 大渦模擬
        2.2.2 水動力模型
    2.3 本章小結
第3章 雙層剛性植被水流特性試驗研究
    3.1 水槽試驗
    3.2 平均流速分析
        3.2.1 縱向流速分布
        3.2.2 垂向流速分布
    3.3 紊動特性分析
        3.3.1 渦量分布
        3.3.2 雷諾應力分布
    3.4 本章小結
第4章 不連續(xù)植被斑水流特性試驗與數值模擬研究
    4.1 水槽試驗
        4.1.1 試驗模型
        4.1.2 測點布置
    4.2 數值模擬
        4.2.1 大渦模擬
        4.2.2 網格尺度
        4.2.3 邊界條件
        4.2.4 模型驗證
    4.3 成果分析
        4.3.1 平均流速分析
        4.3.2 紊動特性分析
        4.3.3 頻譜分析
        4.3.4 結果展示
    4.4 本章小結
第5章 漂浮植被水流特性試驗與數值模擬研究
    5.1 水槽試驗
    5.2 數值模擬
        5.2.1 三維剛性植被模型
        5.2.2 網格尺度
        5.2.3 邊界條件
        5.2.4 模型驗證
    5.3 成果分析
        5.3.1 中心斷面的水動力學特性
        5.3.2 混合層和渠底邊界層的空間演化
        5.3.3 不同間隙區(qū)高度工況成果分析
        5.3.4 不同植被密度工況成果分析
        5.3.5 動量厚度
    5.4 本章小結
第6章 樹冠狀植被水流特性試驗研究
    6.1 水槽試驗
    6.2 平均流速分布
    6.3 紊流特性分析
    6.4 紊流結構分析
    6.5 結論
第7章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
參考文獻
附錄1 博士期間參與的科研項目
附錄2 博士期間論文發(fā)表情況
致謝



本文編號：4008513