往复流作用下粗颗粒推移质泥沙运动的研究
发布时间：2022-07-14 13:36
推移质泥沙在波浪、潮流等往复流作用下的运动是海岸工程中需要重点关注的问题,海岸线的侵蚀和淤长,海岸与近海工程结构物基础的冲刷都与推移质泥沙运动直接相关。因此,研究推移质泥沙在往复流作用下的运动规律,获得合理科学的推移质输沙模型,对海岸防护工程的设计、岸线的演变预测,以及海岸与海洋工程结构物稳定性的评估等具有重要指导意义。本文通过水槽实验,研究了往复流作用下的粗颗粒推移质输沙强度与水动力条件、泥沙颗粒特性之间的关系,并考察了非恒定效应在其中的影响,发现惯性效应使得粗颗粒泥沙在起动阶段的加速度小于止动阶段,推移质输沙强度的峰值与水流流速峰值有一个相位滞后的现象产生,而已有的准恒定或半非恒定推移质输沙模型无法对实验结果作精确的预测。本文从运动泥沙颗粒的受力情况和冲淤守恒分析出发,将控制方程在时间轴上进行差分,分别得到泥沙颗粒瞬时速度和单位面积运动颗粒数的计算模型,进而建立了考虑惯性力作用的瞬时推移质输沙模型,选取合适的计算参数后,三个计算模型对实验结果均模拟效果良好,且运动颗粒数模型和输沙模型可以成功捕捉相位滞后效应。本文通过参数物理意义的讨论,引入了一个表征粗颗粒泥沙在往复流作用下运动中惯...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 国外研究现状
1.2.1 基本概念
1.2.2 实验研究
1.2.3 往复流推移质输沙模型
1.3 国内研究现状
1.3.1 波浪作用下的泥沙起动
1.3.2 单向流推移质输沙模型
1.3.3 往复流推移质输沙模型
1.4 研究目的、内容和技术路线
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
第二章 往复流作用下的推移质运动实验
2.1 实验条件
2.1.1 主要实验仪器
2.1.2 U形往复流水槽
2.2 工况设定与实验操作
2.3 实验结果
2.4 本章小结
第三章 往复流作用下的推移质输沙模型
3.1 颗粒运动速度计算模型
3.1.1 理论推导
3.1.2 控制方程
3.1.3 计算结果与实验结果比较
3.2 单位面积运动颗粒数计算模型
3.2.1 理论推导
3.2.2 控制方程
3.2.3 计算结果与实验结果比较
3.3 瞬时推移质输沙强度计算模型
3.4 本章小结
第四章 半周期平均输沙强度经验公式
4.1 惯性效应与KC数的关系
4.2 经验公式的导出
4.2.1 公式表达形式的确定
4.2.2 拟合所用数据来源
4.2.3 公式的拟合
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要成果与结论
5.2 展望
参考文献
附录A
附录B
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧向水流作用下均匀沙休止角变化的试验研究[J]. 陈立,宋涛,李东锋,王俊洲. 泥沙研究. 2017(03)
[2]颗粒形状和介质对泥沙休止角的影响[J]. 吴彰松,张根广,梁宗祥,许琴. 人民黄河. 2017(03)
[3]床面均匀沙拖曳力及上举力系数的确定[J]. 周双,张根广,邢茹,高翔. 泥沙研究. 2016(02)
[4]无黏性泥沙休止角与表层沙摩擦角试验[J]. 孟震,王浩,杨文俊. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(11)
[5]中国沿海海岸侵蚀与海平面上升探析[J]. 林峰竹,王慧,张建立,付世杰. 海洋开发与管理. 2015(06)
[6]斯里兰卡科伦坡港海域岸滩演变特征及泥沙环境分析[J]. 高峰,李苏,李松喆,赵鹏,张军. 水道港口. 2015(02)
[7]波浪作用下泥沙运动研究综述[J]. 陈杰,刘静,蒋昌波,伍志元. 泥沙研究. 2014(04)
[8]波浪及波流边界层泥沙起动规律[J]. 李寿千,陆永军,左利钦,黄伟昊,陆彦. 水科学进展. 2014(01)
[9]波浪作用下的泥沙尖点突变起动模式[J]. 拾兵,刘勇,薛旖云,张靖. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2013(10)
[10]波浪渗流力对泥沙起动的影响[J]. 程永舟,蒋昌波,潘昀,李青峰. 水科学进展. 2012(02)
博士论文
[1]推移质运动基本规律研究[D]. 孟震.清华大学 2015
硕士论文
[1]振荡流作用下的推移质输沙规律研究[D]. 戚晓明.天津大学 2009
[2]海底管道冲刷及波浪力试验研究[D]. 刘贞飞.中国海洋大学 2007
[3]波浪作用下底摩阻系数和泥沙起动实验研究[D]. 蔡翠苏.河海大学 2007
本文编号：3661224
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 国外研究现状
1.2.1 基本概念
1.2.2 实验研究
1.2.3 往复流推移质输沙模型
1.3 国内研究现状
1.3.1 波浪作用下的泥沙起动
1.3.2 单向流推移质输沙模型
1.3.3 往复流推移质输沙模型
1.4 研究目的、内容和技术路线
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
第二章 往复流作用下的推移质运动实验
2.1 实验条件
2.1.1 主要实验仪器
2.1.2 U形往复流水槽
2.2 工况设定与实验操作
2.3 实验结果
2.4 本章小结
第三章 往复流作用下的推移质输沙模型
3.1 颗粒运动速度计算模型
3.1.1 理论推导
3.1.2 控制方程
3.1.3 计算结果与实验结果比较
3.2 单位面积运动颗粒数计算模型
3.2.1 理论推导
3.2.2 控制方程
3.2.3 计算结果与实验结果比较
3.3 瞬时推移质输沙强度计算模型
3.4 本章小结
第四章 半周期平均输沙强度经验公式
4.1 惯性效应与KC数的关系
4.2 经验公式的导出
4.2.1 公式表达形式的确定
4.2.2 拟合所用数据来源
4.2.3 公式的拟合
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要成果与结论
5.2 展望
参考文献
附录A
附录B
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧向水流作用下均匀沙休止角变化的试验研究[J]. 陈立,宋涛,李东锋,王俊洲. 泥沙研究. 2017(03)
[2]颗粒形状和介质对泥沙休止角的影响[J]. 吴彰松,张根广,梁宗祥,许琴. 人民黄河. 2017(03)
[3]床面均匀沙拖曳力及上举力系数的确定[J]. 周双,张根广,邢茹,高翔. 泥沙研究. 2016(02)
[4]无黏性泥沙休止角与表层沙摩擦角试验[J]. 孟震,王浩,杨文俊. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(11)
[5]中国沿海海岸侵蚀与海平面上升探析[J]. 林峰竹,王慧,张建立,付世杰. 海洋开发与管理. 2015(06)
[6]斯里兰卡科伦坡港海域岸滩演变特征及泥沙环境分析[J]. 高峰,李苏,李松喆,赵鹏,张军. 水道港口. 2015(02)
[7]波浪作用下泥沙运动研究综述[J]. 陈杰,刘静,蒋昌波,伍志元. 泥沙研究. 2014(04)
[8]波浪及波流边界层泥沙起动规律[J]. 李寿千,陆永军,左利钦,黄伟昊,陆彦. 水科学进展. 2014(01)
[9]波浪作用下的泥沙尖点突变起动模式[J]. 拾兵,刘勇,薛旖云,张靖. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2013(10)
[10]波浪渗流力对泥沙起动的影响[J]. 程永舟,蒋昌波,潘昀,李青峰. 水科学进展. 2012(02)
博士论文
[1]推移质运动基本规律研究[D]. 孟震.清华大学 2015
硕士论文
[1]振荡流作用下的推移质输沙规律研究[D]. 戚晓明.天津大学 2009
[2]海底管道冲刷及波浪力试验研究[D]. 刘贞飞.中国海洋大学 2007
[3]波浪作用下底摩阻系数和泥沙起动实验研究[D]. 蔡翠苏.河海大学 2007
本文编号：3661224
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