近底脉动流速变幅对河道地形变化影响研究

发布时间：2017-09-21 10:32

  本文关键词：近底脉动流速变幅对河道地形变化影响研究

  更多相关文章： 近底流速 随机分布 概率模型

【摘要】：近底流速的研究为河床演变问题提供理论基础,并有利于对河床冲刷措施的正确拟定。本文以挟沙水流条件下测量的近底流速作为研究样本,利用数理统计、平稳随机过程理论、微积分理论、运动流体力学等学科进行分析,建立近底流速概率模型,以及近底加速度和脉动压力的概率模型等。故本文主要研究内容及成果如下:(1)利用随机分布理论,发现挟沙近底流速测量数据满足研究要求,并遵循随机过程的平稳性和各态历经性。利用实验得到的数据样本进行时频域转换,发现近底流速属于低频域信号,且频域集中在20Hz以内,能量集中在10Hz以内。(2)将过滤后的近底流速进行快速傅立叶转换,分析其振幅、初相位角、圆频率的概率分布,发现振幅符合正态分布,圆频率符合均匀分布,对于相位角大致符合均匀分布,由于近底流速属于紊流,具有变异性,故各个参数的概率分布会产生一定的偏差,但在允许误差范围内,满足精度要求。(3)利用平稳随机过程理论,建立近底流速信号的概率模型,发现近底流速的模拟数据与原始样本数据基本吻合,最后对于模型进行权重调节,发现近底流速的最终模拟信号与原始样本信号能够较好吻合,满足精度要求。(4)近底流速对于河床冲刷有着直接的影响,且水流的脉动起主要作用,故利用随机分布理论,利用建立好的近底流速概率模型推导近底脉动加速度模型,利用实测信号进行模拟,发现近底脉动加速度模型数据具有科学性。(5)建立近底脉动压力概率模型,得出脉动压力谱,再利用模拟信号统计分析出各自的特征值,进而模拟出近底脉动流速谱,最后与原始测量数据信号对比,发现模拟结果可靠。(6)近底水流的紊流强度最大,靠近水面最小。而在流量流速较小的情况下,近底紊流强度比其他深度的的紊流强度较小,随着流速增大,近底紊流强度急剧增大,比其他深度的紊流强度大了许多。(7)在低流量情况下,近底水流的脉动能量随着流量的增加而逐渐增加,并当流量超过一定额度,能量会急剧的增大。近底脉动压力在低流量时,脉动压力变化不大,只有小范围的波动,当流量达到一定的限度,脉动压力急剧增大,导致河床出现严重的冲刷。
【关键词】：近底流速 随机分布 概率模型
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV147
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究目的和意义9
• 1.2 国内外研究研究状况9-15
• 1.2.1 近底流速特性的研究9-13
• 1.2.2 近底流速的控制措施13
• 1.2.3 河床演变的研究13-14
• 1.2.4 随机分析原理14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-16
• 第二章 随机过程理论16-27
• 2.1 随机过程基本概念16-17
• 2.2 随机过程统计特征17-21
• 2.2.1 随机过程分布函数及概率密度17-18
• 2.2.2 随机过程数字特征及其运算18-19
• 2.2.3 随机过程三种重要分布19-21
• 2.3 平稳随机过程21-23
• 2.3.1 平稳随机过程概念21-22
• 2.3.2 平稳随机过程各态历经性22-23
• 2.4 随机过程的功率谱23-25
• 2.4.1 平稳随机过程的双边功率谱密度24-25
• 2.4.2 平稳随机过程的单边功率谱密度25
• 2.5 平稳随机过程在近底流速中的运用25-27
• 第三章 近底流速模型实验设计及量测27-33
• 3.1 实验原理27-28
• 3.2 试验内容28-30
• 3.2.1 实验设备28-29
• 3.2.2 试验方案29-30
• 3.3 试验过程及结果采集30-33
• 3.3.1 观测内容30-33
• 第四章 近底流速概率模型33-69
• 4.1 随机质点瞬时流速谱概率模型的构建33-43
• 4.1.1 时域统计分析35-38
• 4.1.2 随机数据处理过程38-40
• 4.1.3 近底流速随机处理过程40-43
• 4.2 随机质点流速信号的频域分析43-49
• 4.2.1 随机参数概率密度分布统计43-48
• 4.2.2 振幅，，圆频率，初相位角伪随机数发生器的产生48-49
• 4.3 随机质点瞬时流速信号的模拟49-61
• 4.3.1 随机质点流速信号模拟阶次49-54
• 4.3.2 随机模拟谱线与原始观测谱线等价的判定方法54-55
• 4.3.3 推荐的随机质点流速概率模型随机模拟方法55-61
• 4.4 误差分析61-69
• 第五章 随机质点加速度谱及脉动压力谱的建立69-83
• 5.1 随机质点加速度谱的建立69-72
• 5.2 随机质点脉动压力谱的建立72-78
• 5.2.1 脉动压力产生原因72-73
• 5.2.2 脉动压力推导及随机模拟73-78
• 5.3 随机脉动压力谱与脉动流速谱的逆过程推求78-83
• 第六章 河床底部地形变化分析83-92
• 6.1 近底流速的紊流特性83-85
• 6.2 近底水流脉动动能随流量的变化85-86
• 6.3 近底流体压力对河床的影响86-88
• 6.4 近底流速和断面平均流速对河床地形的影响研究88-92
• 第七章 结论和建议92-94
• 7.1 结论92-93
• 7.2 建议93-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-98
• 在校期间发表的论著及取得的科研成果98

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吕宏兴;沙际德;;浑水脉动流速量测系统的原理及应用[J];水资源与水工程学报;1993年04期

2 陈立德;董履平;刘祖唐;徐杰;;明渠岸墙上相邻二点脉动流速和脉动压强的一些统计特征的试验研究[J];水利水运科学研究;1985年02期

3 李永祥,苑明顺,李春华;热膜技术在水流测速中的应用研究[J];流体力学实验与测量;1997年04期

4 游勇;陈远信;;明渠近壁水流紊动结构[J];成都科技大学学报;1991年01期

5 韩敏;张显辉;沈波;吕宏兴;;动床圆柱绕流脉动特性试验研究[J];中国农村水利水电;2010年03期

6 张训时,张东宁;紊流相关的实验研究[J];水利学报;1991年12期

7 罗国杰,边恺元;能量脉动的概念及其测量[J];水道港口;1994年04期

8 窦国仁;;高分子聚合物减阻流的紊流结构[J];水利水运科学研究;1981年01期

9 陈元深,程年生,刘兴年,王士强;对爱因斯坦均匀沙推移质输沙率公式修正的研究[J];泥沙研究;1986年03期

10 黄才安,奚斌;无粘性均匀沙起悬条件与起悬概率[J];扬州大学学报(自然科学版);1998年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张玉清;张蕴华;张秀玉;张景霞;;脉动流速和雷诺应力的理论计算及紊流的产生根源和紊流机制分析[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 袁俊;近底脉动流速变幅对河道地形变化影响研究[D];重庆交通大学;2016年

本文编号：893988