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外分单汊的常曲率弯道水流特征有效模拟
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作者 宋晓龙 陈有俊 +2 位作者 黄海 徐海珏 白玉川 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1095-1109,共15页
针对健康生态环境下的河道系统性向外分汊演化、河道-植物和谐发展现象,以实际河型资料特征统计为基础,设计了外分单汊的常曲率弯道水流特征数模试验,研究了主弯道不同弯曲比率和汊道出口不同开闭条件的影响.汊道的存在对主河道下游蜿... 针对健康生态环境下的河道系统性向外分汊演化、河道-植物和谐发展现象,以实际河型资料特征统计为基础,设计了外分单汊的常曲率弯道水流特征数模试验,研究了主弯道不同弯曲比率和汊道出口不同开闭条件的影响.汊道的存在对主河道下游蜿蜒迁移趋势具有强化效应,且此效应以临界弯曲条件(曲率半径/河宽=3.0)为中心向更强弯和更缓弯发展趋势双向扩散.汊道的存在引起弯道下游横断面凹岸侧近底部“强-正涡量区”与凸岸侧近水面“弱-负涡量区”的此消彼长,两者最终相互中和、抵消.汊道出口的自由出流引起弯道下游横断面和整体近床水平面螺旋流强度的大幅减小和强弯条件下弯段上游横断面螺旋流强度的明显增大.壁面切应力在分叉口头部趋小,在局部汇流区趋大,且在汊道出口自由出流时二者均大幅增大,分叉口对应的主河道凸岸侧下游壁面和弯道最下游1/4段床面切应力均降至极低.该研究为河道系统中植物发展的和谐物理空间设计提供了基础性水信息支持. 展开更多
关键词 外分单汊 健康生态环境 曲率弯道 水流特征 弯曲比率 汊道出口条件 螺旋流 切应力
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常曲率弯道二维流动稳定性与非线性演化规律分析 被引量:1
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作者 李彬 徐海珏 +1 位作者 白玉川 冀自青 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期168-183,共16页
国内外对弯曲河流的研究从线性特性转移到不稳定性与非线性特性上来,弯曲河流作为一个不稳定的系统,主要是受到水流和边界的不稳定性的影响.针对弯曲河流中存在的水流动力的不稳定性与非线性特征,利用弱非线性理论与摄动法进行展开,在... 国内外对弯曲河流的研究从线性特性转移到不稳定性与非线性特性上来,弯曲河流作为一个不稳定的系统,主要是受到水流和边界的不稳定性的影响.针对弯曲河流中存在的水流动力的不稳定性与非线性特征,利用弱非线性理论与摄动法进行展开,在微弯条件下建立了时间模式下的常曲率弯道二维水流扰动幅值与扰动幅角的非线性演化方程.研究了在不同弯曲度下的扰动发展特征,探讨了扰动流场在弯曲度影响下的时空分布的规律,分析了扰动流场中出现的扰动漩涡的运动过程,阐述了弯曲度对弯曲边界内水流不稳定性的影响,具体表现为在微弯的情况下,弯道的弯曲度增大会提高河湾内水流的稳定性,扰动振幅与扰动幅角会随弯曲度的增大其衰减速度更快,并且扰动流速的对称性在弯曲度较大时减弱,逐渐向弯道的凸岸偏斜,在中性状态附近的弯道水流动力具有对流不稳定性和非线性衰减的特征.本文的研究成果为构建水流动力非线性与床面形态几何非线性相互作用的模型提供了思路. 展开更多
关键词 曲率弯道 不稳定性 弱非线性 弯曲度
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