基于粒子图像测速的坡面流水动力学特性

摘要：

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5～1.1 cm,雷诺数范围为1000～3000),并测量1组深水明渠紊流作为对照,研究了流速轮廓线和修正系数、紊动强度和雷诺应力、偏态系数和峰度系数的变化规律.结果 表明:1)PIV能够有效观测坡面流床面至水面的流速分布.当坡面流流态为过渡流时,流速修正系数随着雷诺数的增加呈对数增加,均值为0.77;2)对比深水明渠紊流的紊动强度,坡面流的流向紊动强度较大,而垂向紊动强度较小,且随着水深及雷诺数的增加,坡面流紊动强度逐渐与深水明渠紊流的特征吻合.深水明渠紊流中受雷诺应力影响的流体占比约80％,而坡面流中受雷诺应力影响的流体占比小于80％,随着雷诺数的增加坡面流中受雷诺应力影响的流体占比变大;3)对比深水明渠紊流的峰度系数,坡面流的峰度系数大部分大于3,表明坡面流较深水明渠紊流出现极端流速事件的概率小.PIV技术有利于实验室研究坡面水力侵蚀的力学机理机制问题.

关键词：水动力学、坡面流、流速、粒子图像测速、紊动强度、雷诺应力

所属期刊栏目：36

分类号：S715(林业基础科学)

资助基金：国家自然科学基金项目;贵州省科技计划项目;贵州省水利厅科研项目

在线出版日期：2020-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：115-124