發(fā)布時(shí)間：2024-03-30 19:58

　　異重流廣泛存在于江河入�？诟浇�,速度快、破壞力強(qiáng),給近海工程的施工作業(yè)帶來(lái)不小的難度。為了研究系泊結(jié)構(gòu)物在異重流作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),基于圖像處理技術(shù),采用開(kāi)閘式異重流模型試驗(yàn)方法,將異重流和結(jié)構(gòu)物作為研究對(duì)象。利用圖像處理技術(shù)處理由高速攝像機(jī)拍攝的結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)圖片,從而獲得結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)的時(shí)歷曲線。對(duì)比討論了不同密度比的異重流對(duì)結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)的影響,同一密度比的異重流對(duì)處于不同深度結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)的影響。研究結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)受異重流密度的影響較大,結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)幅值隨著密度的增大而增大。處于高密度流體非混合層的結(jié)構(gòu)物受到異重流的作用會(huì)產(chǎn)生大幅度的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和正x方向偏移;位置較高的方柱受到淡水的主導(dǎo)作用,會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和負(fù)x方向偏移。位于鹽水與淡水劇烈混合區(qū)域的方柱并不會(huì)產(chǎn)生單一方向的偏移,而是在平衡位置附近波動(dòng)。

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【部分圖文】：

圖1異重流試驗(yàn)布置

采用2臺(tái)高速攝像機(jī)拍攝，計(jì)算機(jī)同時(shí)控制這2部攝像機(jī)的開(kāi)機(jī)和停止。1號(hào)高速攝像機(jī)用于拍攝結(jié)構(gòu)物以獲得其運(yùn)動(dòng)特性，2號(hào)高速攝像機(jī)拍攝異重流流動(dòng)過(guò)程。攝像機(jī)距離水槽前壁1.5m。直流光源用于提供連續(xù)穩(wěn)定光源，保證所有照片不會(huì)出現(xiàn)黑暗的情況。攝像機(jī)鏡頭誤差來(lái)源于鏡頭帶來(lái)圖像畸變，采用高....

圖2模型試驗(yàn)布置

模型試驗(yàn)布置示意如圖2所示。表1為具體參數(shù)。為了討論異重流密度比和結(jié)構(gòu)物位置的影響，設(shè)置如下條件:1)鹽水密度ρ2為1040、1030、1020kg/m3;2)淡水密度ρ1為997kg/m3;3)結(jié)構(gòu)物深度d/D為0.120、0.275、0475。試驗(yàn)共有5個(gè)工況，如表....

圖3密度比ρ2/ρ1=1.04異重流演化過(guò)程

圖3為密度比ρ2/ρ1=1.04時(shí)異重流的流動(dòng)過(guò)程�？梢园l(fā)現(xiàn)，開(kāi)閘式異重流勻速前進(jìn)，其初始高度是其鋒頭高度的兩倍，并且在異重流演化的過(guò)程中在液體交界面處產(chǎn)生明顯的翻卷和混合，這種現(xiàn)象稱為Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定現(xiàn)象，這是由于兩種液體之間存在剪切速度差，兩種液體從層流....

圖4頭部速度試驗(yàn)值和理論值對(duì)比(ρ2/ρ1=1.04)

如圖4所示，將異重流頭部速度的模型試驗(yàn)值和理論計(jì)算值進(jìn)行比對(duì)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，理論計(jì)算結(jié)果稍高于模型試驗(yàn)結(jié)果，這是由于模型試驗(yàn)存在湍流混合作用帶來(lái)的能量損失。2.3數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比

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