【摘 要】
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天然河道通常情况下是由主河道和漫滩复合而成,而植被往往生长在漫滩上.漫滩上的水生植被不仅会对影响漫滩上水流结构,而且对主槽中的水流结构产生较大影响,进而影响泥沙运移、水环境改变及海上运输等.因此,研究复式河道中含植被水流问题具有非常重要的实际应用价值.本文对具有多级漫滩的复式水槽中漫滩上布设不同排列方式的刚性植被(用玻璃棒代替),利用三维激光多普勒测速仪(3D-LDV)等仪器进行测量,对结果进行了
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天然河道通常情况下是由主河道和漫滩复合而成,而植被往往生长在漫滩上.漫滩上的水生植被不仅会对影响漫滩上水流结构,而且对主槽中的水流结构产生较大影响,进而影响泥沙运移、水环境改变及海上运输等.因此,研究复式河道中含植被水流问题具有非常重要的实际应用价值.本文对具有多级漫滩的复式水槽中漫滩上布设不同排列方式的刚性植被(用玻璃棒代替),利用三维激光多普勒测速仪(3D-LDV)等仪器进行测量,对结果进行了分析,并运用格子Boltzmann方法中的D3Q27模型进行了三维数值模拟研究.主要工作如下:1.通过对格子Boltzmann方法的发展过程以及相比于其它传统方法的优势建立了格子Boltzmann方法中的D3Q27模型,并对此模型的边界条件进行推导,最后利用MATLAB软件编制了程序代码.2.在单侧具有多级漫滩的实验室复式水槽中,用玻璃棒代替刚性植被,设置了若干典型工况,利用3D-LDV、水位计、电磁流量计等仪器对各种工况下的水位和水流流速进行了定点测量.最后对不同工况下的水位变化、水流流速、水力坡降以及紊流强度进行对比分析,得到了在漫滩上布设植被流速呈锯齿状分布,植被交错排列时比平行排列时流速小、在主槽中靠近植被的流速较小,远离植被时的流速与无植被情况几乎一致以及在同一水平断面处水深越深,流速越小等规律.3.利用D3Q27模型对三维顶盖驱动流进行了数值模拟,并将计算结果与D3Q15模型和D3Q19模型的三维模型进行了对比分析,得到D3Q27模型比较稳定,从而验证了模型的可靠性.4.设置了若干典型工况,利用D3Q27模型对漫滩上布设植被的复式水槽的水流运动进行了三维数值模拟,并对数值模拟结果的不同工况下的水流流速分布进行了对比分析,得到的结果与漫滩上布置刚性植被的水流运动试验结果一致,更加验证了所建模型的准确性.
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