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题名沙波迎流面流速及切应力垂线分布研究
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作者
丰青
肖千璐
张晓华
郑艳爽
李彬
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机构
黄河水利委员会黄河水利科学研究院
水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室
黄河流域生态保护和高质量发展研究中心
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出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第2期93-103,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(52009047,51909100)
水利部重大科技项目(SKS-20222061)
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(HKY-JBYW-2023-24)。
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文摘
沙波床面水流运动特性与平坦床面具有显著差异,现有沙波迎流面流速分布公式大多以水平流速作为研究对象,对沙波流速垂线分量空间分布变化对水平分量垂线分布的影响关注较少,未能完整描述沙波迎流面流速和切应力分布特征。基于经典沙波地形水槽实验观测数据,对沙波迎流面流速水平分量和垂线分量沿程分布进行统计分析;在此基础上提出流速偏移角的概念,用以描述沙波迎流角对流速水平分量和垂线分量分配的影响,研究了流速偏移角在沙波迎流面上的沿程分布规律;在沙波迎流面上建立子坐标系统,运用坐标旋转的方式建立了床面上方水体中标准坐标系统与近底子坐标系统转换关系,构建了沙波迎流面处流速矢量与水体主流流速矢量的数学关系,推导了考虑流速水平分量和流速垂线分量沿程调整规律的沙波迎流面流速和切应力垂向分布公式。结果表明:随着相对水深减小,流速偏移角向负值不断增大,在0.1倍相对水深处达到负最大值,而后开始减小,在临近迎流面处恢复为正值。流速偏移角自沙波迎流面近底处与水深呈指数函数关系,至水体上部时流速方向基本与主流方向一致。建立的沙波迎流面流速垂线分布公式计算值与实测数据基本一致,反映了沙波地形对其迎流面水流流速垂向分布和紊动扩散通量垂线分布空间变化的影响,进一步揭示了沙波床面水流运动特征和空间变化规律。
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关键词
沙波
流速垂线分布
流速偏移角
迎流面
紊动切应力
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Keywords
dunes
velocity profile
velocity deviation angle
stoss side
turbulent shear stress
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分类号
TV122
[水利工程—水文学及水资源]
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题名沙波迎流面流速分布公式
被引量：7
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作者
马殿光
董伟良
徐俊锋
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机构
交通运输部天津水运工程科学研究院
河海大学港口海岸与近海工程学院
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出处
《水科学进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第3期396-403,共8页
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基金
湘江长沙综合枢纽公司项目(CSSN-服务-38-09)
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(TKS130105)~~
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文摘
为进一步揭示沙波水流运动特性及提高沙波迎流面流速计算精度,采用两种概化模型,通过小水深沙波水槽试验,运用声学多普勒流速仪,对沙波沿程及垂线流速分布进行了测量。基于乐培九次生流理论公式,结合沙波水流特性,假定次生流在沙波迎流面上处于一个不断发展演变的过程,提出了发展函数和修正函数,得到了适用于沙波迎流面的流速垂线分布公式。研究结果表明:相对水深越小,沙波地形对迎流面水流作用越显著,使得上部流速减小、近底流速增大,且越靠近波峰这种现象越明显;建立的沙波流速公式与实测值吻合较好,能够准确地反映出迎流面流速变化规律。
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关键词
沙波
迎流面
流速分布
次生流
阻力
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Keywords
dunes
stoss side
velocity distribution
secondary flow
resistance
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分类号
TV133.1
[水利工程—水力学及河流动力学]
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