Study on stability of organized horizontal vortices and sediment transport in compound open channel flow

复合明渠流中有组织水平涡流稳定性及泥沙输运研究

基本信息

  • 批准号:
    07455195
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It has been known that shear instability generates large horizontal vortices at the junctions of main channel and flood plains in two-stage channel. A series of laboratory tests were performed by varying the main channel width, and the tests were conducted for 3 cases of water depth. Fluid velocity and water surface elevation were measured by using laser-Doppler velocimetry and capacity-type wave gage, respectively. It was found that two arrays of vortex streets become very stable at b/H=5, in which b is main channel width and H is main channel depth. The Reynolds stress at the junction shows a peak value at b/H=5 for all cases of water depth. The wavelength of vortices was predicted successfully in terms of linear instability analysis.A series of laboratory tests were also performed in open channel flows with bank vegetation, in which the flow fields become more 2-dimensional than compound open channel flow. Similarly in compound open channel flow, when the vortex streets becomes stable staggered array, the Reynolds stress takes a peak value. The peak value of Reynolds stress is larger than that of compound open channel flow. A numerical computation employing SDS and 2DH turbulence model originally proposed by Nadaoka and Yagi was performed to calculate the 2-dimanesional flow field, supporting the measurements.
剪切不稳定在二级槽道中主槽与漫滩交界处产生较大的水平涡。通过改变主槽宽度进行了一系列的室内试验,并对3种水深进行了试验。采用激光多普勒测速仪和电容式测波仪分别测量了水流速度和水面高度。结果表明,当B/H = 5时,两列涡街变得非常稳定,其中B为主流道宽度,H为主流道深度。在所有水深情况下,接头处的雷诺应力在B/H = 5处显示出峰值。采用线性不稳定性分析方法成功地预测了旋涡的波长,并在有河岸植被的明渠水流中进行了一系列的室内试验,使流场变得比复合明渠水流更二维。同样,在复式明渠水流中,当涡街形成稳定的交错排列时,雷诺应力出现一个峰值。雷诺应力的峰值比复式明渠水流的大。采用SDS和2DH湍流模型对二维流场进行了数值计算,结果与实验结果吻合较好。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
池田駿介: "両岸に植生帯を有する開水路流れに発生する大規模水平渦の安定性と運動量輸送" 土木学会論文集. 551・II-37. 63-73 (1996)
Shunsuke Ikeda:“两岸有植被区的明渠流中发生的大规模水平涡流的稳定性和动量传输”日本土木工程师学会会议记录 551・II-37(1996)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
池田駿介: "複断面開水路流れに発生する大規模水平組織渦の安定性に関する実験的研究" 水工学論文集. 40. 705-710 (1996)
Shunsuke Ikeda:“多断面明渠流中产生的大规模水平组织涡稳定性的实验研究”水利工程学报40。705-710(1996)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Syusuke IKEDA: "Stability of organized horizontal vortices and momentum transport in open channel flows with bank vegetation" Journal of Hydraulic, Coastal and Environmental Engineering (JSCE). No.551, II-37. 63-73 (1996)
池田修介:“有银行植被的明渠流中有组织的水平涡流和动量传输的稳定性”《水利、海岸和环境工程学报》(JSCE)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Syusuke IKEDA: "Study on hydraulic characteristics of a riffle by field observation" Annual Journal of Hydraulic Engineering (JSCE). No.40. 901-906 (1996)
池田周介:“通过现场观察研究浅滩的水力特性”水利工程学年刊(JSCE)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
池田駿介: "複断面開水路流に発生する大規模水平渦の構造" 第27回乱流シンポジウム講演論文集. 27. 101-104 (1995)
Shunsuke Ikeda:“多截面明渠流中产生的大规模水平涡流的结构”第 27 届湍流研讨会论文集。27. 101-104 (1995)。
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    0
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  • 批准号:
    07555451
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 3.65万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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