坡面流水动力学特性及增阻机制

发布时间：2023-05-22 05:08

　　有关坡面流的研究,目前大多运用明渠水力学的理论公式,深入探究水动力学特性、表面现象产生机理、以及侵蚀产沙实际过程。但坡面水流的水深一般很浅,流动也非常不稳定,常常受到外界实验条件的影响,当前已有许多研究成果发表,但在一些方面仍未取得一致结论。因此,本试验通过开展糙度影响、降雨影响及草被覆盖影响下的三场定床放水冲刷试验,研究降水强度、床面糙度、覆盖度、流量对坡面流的作用机制,并给出该实验条件下滚波的演化规律及阻力规律。截至目前,取得的重要研究成果如下:(1)在坡面薄层水流流区判定问题上,如根据二元雷诺数,坡面薄层水流处层流区和过渡流区,但根据试验过程中出现的滚波现象采用黏深比δ/h的判别方法,水流流态分布在滚波流区。相比而言黏深比δ/h判别法更贴近试验现象。基于流态指数m值判别坡面水流流态,m平均值为0.543,说明坡面流分布在过渡流为主、层流为次的混合流区。关于坡面薄层水流流型,考虑到坡度影响影响推导出新的临界水深公式,并得出试验水流极大部分情况下属于急流,只有小部分为缓流的结论。(2)当颗粒阻力为主要影响因子时,阻力系数和雷诺数的关系指数近似等于1.此时,糙度具有“增阻”作用,主要与...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 坡面流流型流态
        1.2.2 流态指数
        1.2.3 阻力系数与雷诺数的关系
        1.2.4 颗粒阻力
        1.2.5 降雨阻力
        1.2.6 植被阻力
        1.2.7 阻力计算模型
    1.3 存在的问题及不足
第二章 研究内容与方法
    2.1 研究目标
    2.2 研究内容
    2.3 研究方法及技术路线
        2.3.1 研究方法
        2.3.2 技术路线图
    2.4 试验仪器
    2.5 水力参数计算
第三章 非稳态坡面流水动力学特性研究
    3.1 试验设计
    3.2 理论分析
    3.3 试验结果与分析
        3.3.1 坡面流流动形态描述
        3.3.2 坡面流滚波演化规律
        3.3.3 基于流区指数的流态归属
        3.3.4 基于雷诺数及傅汝德数的流态归属
        3.3.5 基于失稳临界参数法的流态判别
        3.3.6 阻力系数与雷诺数的关系
        3.3.7 阻力通式
    3.4 讨论
        3.4.1 流态
        3.4.2 阻力系数与雷诺数的关系
        3.4.3 阻力系数公式
    3.5 本章小结
第四章 雨强及糙度影响下坡面流阻力规律研究
    4.1 试验方法
        4.1.1 试验设计
        4.1.2 试验要点
    4.2 流态
        4.2.1 流区
        4.2.2 流型
    4.3 糙度对坡面流阻力的影响
        4.3.1 边壁摩阻力
        4.3.2 黏性底层厚度
        4.3.3 压差阻力
    4.4 降雨强度对坡面阻力的影响
        4.4.1 阻力系数与雨强的关系
        4.4.2 雨强“减阻”机理的研究
    4.5 坡面薄层水流阻力计算公式
        4.5.1 阻力系数的组成
        4.5.2 阻力公式的推导
    4.6 本章小结
第五章 草被覆盖条件下坡面流水力学特征试验研究
    5.1 试验设计
    5.2 不同草被覆盖度下水力学参数范围
    5.3 草被覆盖度对坡面水流流速、水深的影响
    5.4 草被覆盖下坡面流流型流态
    5.5 草被覆盖下坡面水流阻力机制
        5.5.1 草被覆盖度对阻力系数的影响
        5.5.2 草被覆盖度对曼宁系数的影响
        5.5.3 阻力系数与雷诺数的关系
        5.5.4 阻力系数与淹没度的关系
        5.5.5 流量和覆盖度对形态阻力占比的影响
    5.6 阻力系数经验公式
    5.7 本章小节
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：3822064