紊流強度

中文名稱

紊流強度

英文名稱

turbulence intensity

定　　義

以脈動流速的均方根與相應(yīng)時均流速的比值來反映紊動強弱的特征值。

應(yīng)用學科

水利科技（一級學科），水力學、河流動力學、海岸動力學（二級學科），水力學（水利）（三級學科）

紊流恒定流動即如果紊流流動中各物理量的時均值不隨時間變化，僅僅是空間點的函數(shù)的時均流動。

是恒定流動。2100433B

本研究采用圓柱棒模擬植物，利用ADV測量流場，并結(jié)合流動顯示技術(shù)，對植物條件下明渠結(jié)構(gòu)進行了實驗研究。主要針對植物局部阻力系數(shù)、紊流統(tǒng)計矩、紊流特征長度（滲透深度和零平面位移）、紊流擬序結(jié)構(gòu)進行了研究，發(fā)表相關(guān)文章12篇（標注論文7篇），待出版著作2部，授權(quán)發(fā)明專利2項，實用新型專利1項，獲軟件著作權(quán)1項，獲得教育部優(yōu)秀成果技術(shù)發(fā)明二等獎1項（本人排名6），協(xié)助培養(yǎng)博士2名、碩士1名，獨立培養(yǎng)碩士4名，參加國內(nèi)學術(shù)會議1次，國際學術(shù)會議1次，完成了項目的預(yù)期成果指標。主要的研究成果概括如下： 1、基于受力分析，提出了局部水流阻力、局部植被阻力、局部植被阻力系數(shù)的公式的形式，結(jié)合ADV流場測量結(jié)果，運用ACI分析方法，建立了植物局部阻力系數(shù)經(jīng)驗公式。根據(jù)植物局部阻力系數(shù)沿水深分布規(guī)律，將植物內(nèi)層分為三個區(qū)域：（1）類非淹沒區(qū)（局部植物阻力系數(shù)沿水深不變的區(qū)域，植物頂層的渦不能擴展到此區(qū)域，類非淹沒區(qū)的上限近似為滲透深度）（2）增長區(qū)（局部植物阻力系數(shù)沿水深增大的區(qū)域）（3）減小區(qū)（局部植物阻力系數(shù)沿水深減小的區(qū)域）。研究為植物水流的精細模擬提供了依據(jù)，也為植物層內(nèi)部紊流機理的研究提供了思路。 2、對斷面平均流速、植物淹沒度、植物密度對于紊流統(tǒng)計一階、二階、高階矩（平均流速、紊動強度、雷諾應(yīng)力、偏態(tài)系數(shù)、峰態(tài)系數(shù)）的影響進行了實驗研究。實驗表明，植物和水流條件對于一階、二階矩影響明顯，對于高階矩影響不明顯。通過滲透深度的定義和雷諾應(yīng)力的分布，對滲透深度進行了研究，發(fā)現(xiàn)淹沒度和植物的剛?cè)岫葘ζ溆绊懨黠@。根據(jù)零平面位移厚度的定義和雷諾應(yīng)力分布、流速分布，計算了不同工況下的零平面位移厚的，其變化趨勢和滲透深度近似。 3、運用流動顯示技術(shù)（熒光鈉素為示蹤劑）、PIV技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)，對植物條件下明渠紊流擬序結(jié)構(gòu)進行了研究。實驗結(jié)果表明，植物的存在改變了明渠條件下的紊流結(jié)構(gòu)，與無植物明渠存在明顯差異。根據(jù)擬序結(jié)構(gòu)特性，將流動劃分為三個區(qū)域：植物內(nèi)層區(qū)，為弱猝發(fā)現(xiàn)象與類卡門渦街的綜合作用；植物頂部附近區(qū)，紊流結(jié)構(gòu)及類型復(fù)雜，既有猝發(fā)過程，也存在自由混合層中大渦配對現(xiàn)象，其中猝發(fā)頻率及噴射高度與淹沒度及流速成正相關(guān)；植物外層區(qū)，與自由剪切紊流類似，表現(xiàn)為渦體拉伸及紊流的間歇性。 2100433B