几何比尺对正态模型沙波相似性的影响

作     者：徐敏 陈立 李东锋 何俊 XU Min;CHEN Li;LI Dongfeng;HE Jun

作者机构：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 长江航道规划设计研究院湖北武汉430072 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11472199 51409132) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2017年第49卷第5期

页      码：50-55页

摘      要：不同几何比尺对模型水流结构及泥沙运动特性的比尺效应不同,模型沙波相似性也存在差异。首先基于对泥沙沉速的理论分析,计算了当原型沙粒径、λ_((γ_s-γ))/γ和η等参数一定时,满足起动相似所选模型沙沉降速度偏离程度随不同几何比尺的变化规律。计算结果显示:λ_l<1时,模型沙沉降速度偏离程度随着几何比尺的进一步减小而迅速增大;当λ_l≥1时,模型沙沉降速度偏离程度随着几何比尺的增大表现为先增大后减小,且在几何比尺为2的附近达到极大值。为研究沉降速度偏离幅度较大时模型沙波的相似性及几何比尺改变时沙波波高、波长与原型的偏离特性,设计进行了λ_l=0.84、1.59和2.06的正态水槽试验,发现3组模型中的沙波波高、波长偏差幅度均不大于6%,其中λ_l=0.84的模型沙波偏小,而λ_l=1.59和2.06的沙波偏大。结合理论分析结果和水槽试验数据,得到以下结论:1)对于几何正态模型,当λl<1、原型沙与模型沙重率相同时,满足起动相似的模型沙沉降速度偏小,相同水流条件下泥沙落淤速度慢,模型中的沙波波高、波长均较原型偏小;当λ_l≥1时,满足起动相似的模型沙沉降速度偏大,泥沙落淤较快,相应模型中沙波波高波长都较原型偏大。2)若λ_l≥1,模型沙波波高、波长偏差幅度均不大于6%,即模型沙波波高、波长的相似性较好。

主 题 词：几何比尺 波高 波长 相似性 沉降速度 

学科分类：0810[工学-土木类] 08[工学] 081502[081502] 0815[工学-矿业类] 0805[工学-能源动力学] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.201700185

馆 藏 号：203269721...