波浪周期对振荡流层移输沙周期平均悬沙浓度的影响研究

发布时间：2021-11-14 22:52

　　现有的振荡流层移输沙实验数据表明,层移输沙周期平均悬沙浓度（简称“时均浓度”,下同）随着泥沙粒径的减小、水质点振荡速度的增大而增大,但是关于波浪周期对时均浓度垂向分布影响的研究,其结论却并不统一。当波浪周期减小时,时均浓度的垂向空间分布可能增大、减小、甚至不变。通过对实验数据的分析表明,当泥沙粒径越大、水质点振荡速度越小时,波浪周期的改变对时均浓度的影响越小。本研究通过引入泥沙沉速与均方根流速的比值来判断周期对时均浓度的影响,当这一比值小于0.04～0.043时,定义为“相对细沙”,反之,为“相对粗沙”。通过整理既有的振荡流层移输沙实验数据发现,随着周期从12s减小到2s,对于相对细沙,其时均浓度先减小、后增大、最后再减小,但是对于相对粗沙来说,其时均浓度几乎不随周期变化。波浪周期影响相对细沙和相对粗沙时均浓度的机理可以用最大希尔兹数随周期的变化来解释。为了定量化分析周期对时均浓度的影响,本研究采用经典的纯扩散模型进行研究。研究表明,在纯振荡流作用下泥沙扩散系数几乎不随波浪周期变化。因此,当波浪周期变化时,时均浓度与参考浓度的变化规律一致,所以不同周期同一垂向位置时均浓度的比值为常数。... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２粒径对层移输沙时均浓度的影响??注：二阶斯托克斯振荡流：（ａ）Ｏ’Ｄｏｎｏｇｈｕｅ?ａｎｄ?Ｗｒｉｇｈｔ（２００４）；正弦振荡流加定常流：（ｂ）Ｄｏｈｍｅｎ－Ｊａｎｓｓｅｎ??（１９９９）??

???径的增大而减小，但当泥沙粒径增大到一定程度，时均浓度的垂向分布几乎不会发生改变，??即中沙和粗沙的时均浓度基本一致（图１．２?（ｂ））。其中ｔ／５。表示泥沙的中值粒径，单位为??ｍｍ；、》为均方根？流１速，摩■位＾ｍ／ｓ。选用均方根■流速来表１示水■质点振荡速度的原因是因??为不同的实验采用的振荡流类型不同。例如本研究选用的实验有二阶斯托克斯振荡流、正??弦振荡流、二阶斯托克斯振荡流加定常流以及正弦振荡流加定常流等类型，因此采用均方??根流速来统一表示水质点振荡速度。??１．２．２水质点振荡速度的影响??如图１．３?（ａ，ｂ）所示，对于二阶斯托克斯振荡流条件，根据Ｒｉｂｂｅｒｉｎｋ?ａｎｄ?Ｃｈｅｎ?（１９９３）??以及Ｒｉｂｂｅｒｉｎｋ?（１９９５）的实验数据可知均方根速度越大，时均浓度越大。由图１．３?（ｃ）可??知

浙江大学硕士学位论文时水质点振荡速度达到最大值，为ｌ．４ｍ／ｓ，在９０°时振荡流反向。显然，随着周期从５ｓ??减小到２ｓ，侵蚀深度增大，也就意味着有更多的泥沙悬浮，即短周期浓度大。这一结论与??Ｏ’Ｄｏｎｏｇｈｕｅ?ａｎｄ?Ｗｒｉｇｈｔ（２００４）的实验结果相同。然而，这一理论虽然可以解释Ｏ’Ｄｏｎｏｇｈｕｅ??ａｎｄ?Ｗｒｉｇｈｔ?（２００４）的实验数据，但是无法解释为什么在粒径较大、水质点振荡速度较小??时，周期的变化对层移输沙时均浓度没有影响，也不能解释为什么在某些情况下长周期浓??度大的实验现象。??ＸＩＯ－３?????????


本文编号：3495508