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空腔回流区水沙特性的计算分析

   
    摘要:建立了回流区水深平均平面二维水流泥沙数学模型,提出了平衡输沙模式下回流区泥沙淤积计算方法;采用长江科学院空腔回流泥沙淤积水槽试验数据,验证了回流区泥沙淤积计算方法的可行性和精度;通过数模计算分析,一方面加深了空腔回流区环流结构及含沙量分布的机理认识,另一方面研究了模型变率对回流区水沙特性的影响。
   
    关键词:空腔回流区 二维水沙数模 环流结构
   
   
   
   
   

1概述
   

  河道水流由纵向水流(主流)和次生流(副流)构成。当次生流与纵向水流结合在一起时,将形成螺旋流,弯道水流属于典型的螺旋流;当次生流基本上脱离纵向水流形成相对封闭的环流时,即产生了回流。回流流动形态上的封闭性是相对的,回流区内的水流与泥沙仍然与纵向主流区的水流和泥沙不断地进行着质量、动量及能量的交换,这种交换主要是通过回流区交界面(即紊动掺混区)进行的;回流区水流及泥沙的运动呈现出强烈的三维运动特性,如:竖轴环流(天然河道中最为常见的回流形态)不仅存在着平面上的环流运动,还存在着上下层水流和泥沙之间的强烈掺混;挟沙水流河道或水槽中的回流区既可能发生泥沙冲刷,也可能出现泥沙淤积,这主要取决于回流区环流强度、河床组成以及纵向水流含沙量等因素,天然河道中的回流区以泥沙淤积为主[3~5]

 
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