大尺度散粒体周围水流的紊动特性

摘要

为探讨大尺度散粒体周围水流的紊动特性,采用高度Δ=5 cm的正方体、 球体和四面体概化河床孤礁形态,基于声学多普勒测速仪测量明渠紊流的6组数据,研究脉动流速的统计特性以及紊动强度、 雷诺应力和紊动能的分布特征.结果表明:大尺度散粒体周围水流脉动流速的统计参数与散粒体形态密切相关;标准差σ+u、 峰度Ku的垂线分布较为均匀,σ+u沿程分布呈先增大后减小的变化趋势,散粒体上、 下游各断面中垂线上的Ku总体大于3,多呈高狭峰,散粒体上游偏度Sk基本为负,下游Sk随水深的增大由正逐渐变为负;3种散粒体周围水流的纵向紊动强度T+u的垂线分布较为均匀,沿程各断面的Tu+随弗劳德数Fr的增大而增大;正方体的T+u总体最大,球体T+u次之,四面体T+u最小;3种散粒体周围水流的雷诺应力R+的垂线分布从近水面到槽底呈逐渐增大的趋势,紊动能E+的垂线分布呈两端小、 中间大的趋势;R+、E+在散粒体下游2Δ附近有最大值;大尺度散粒体的阻水面积与其对下游水流的影响强度及范围呈正相关.