粗糙床面物质交换特性及其主导机制实验研究

粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响.为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散粗糙元床面条件下,泥-水界面物质交换通量和有效扩散系数的定量数据和变化特征,并采用参数化方法分析无量纲控制参数变化范围内界面物质交换特性的主导机制.实验结果表明,粗糙底床渗透率和床面微地形共同对泥-水界面物质交换过程起重要作用.与平整底床相比,离散粗糙元局部绕流结构驱动的附加泵吸交换不同程度增大了界面物质交换通量,其增强效应与底床渗透率和床面粗糙度的变化密切相关.随底床渗透率和床面粗糙度的增大,有效扩散系数总体呈增大趋势,湍流渗透对界面物质交换的影响趋于增强,而泵吸交换的相对贡献趋于减弱.因此,分析存在床面微地形粗糙底床的主导界面物质交换机制,需要考虑底床渗透率和床面粗糙度的综合影响.     

第四届全国环境力学研讨会简介

由于社会与经济可持续发展的重要需求,近年来环境力学研究得到迅速发展,成为力学学科一个新的重要生长点.     

流动环境中高浓度射流扩散实验研究

通过流动显示和定量测量对浅水流动环境条件下,高浓度流体垂体向抛射入水后形成的射流运动扩散及浓度分布特征进行了水槽实验研究。实验分析了射流入水后与环境水流条件的相互作用,通过数据分析给出了射流中心线着底点与横向扩散角的拟合公式。实验结果表明高浓度射流在近区呈现出不同于一般淹没射流的复杂流动形态及扩散特征,以异重流的形式向下游推移。     

横流冲击射流尾迹涡结构的实验研究

本文采用LIF（激光诱导荧光）流动显示和PIV（粒子图像速度场仪）测量对横流冲击射流的尾迹涡结构进行了实验研究。水槽实验是在三种流速比和两种冲击高度实验工况下进行的。由实验结果可得到两种明显的尾迹涡结构、，即射流尾迹涡和横流尾迹涡。横流冲击射流中形成的主要尾迹涡结构主要依赖于流速比。本文还对横流冲击射流近区范围内射流尾迹涡和横流尾迹涡的形成机理和演化特征进行了分析。     

浅水横流中异重冲击射流的大尺度涡结构

采用RNG湍流模型对浅水横流中异重冲击射流的大尺度涡结构进行了详细的数值研究．分析了冲击区滞止点上游壁面涡结构和近区Scarf涡结构的尺度、形成机理和演化特征．计算得到了上游壁面涡的特征尺度,结果表明上游壁面涡具有高度的三维性,其特征尺度依赖于流速比和环境水深．近区Sarf涡结构对横流冲击射流的横向浓度分布具有重要的影响．当流速比相对较小时,在底层壁射流与环境横流的横向边界附近出现明显的高浓度聚集现象,计算结果表明Scarf涡结构对这一高浓度聚集区的形成起主导作用．     

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS ON DIFFUSION CHARACTERISTICS OF HIGH CONCENTRATION JETS IN ENVIRONMENTAL CURRENTS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＪｅｔｒｅｆｅｒｓｔｏａｍｏｖｉｎｇｌｉｑｕｉｄｓｔｒｅａｍｓｈｏｔｏｒｄｒｉｖｅｎｂｙｍａｃｈｉｎｅｒｙｆｒｏｍａｎｅｘｉｔｉｎｔｏａｍｂｉｅｎｔｗａｔｅｒｂｏｄｙ .Ｉｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｊｅｔｉｓｎ’ｔｔｈｅｓａｍｅａｓｔｈａｔｏｆｔｈｅａｍｂｉｅｎｔｆｌｕｉｄ ,ｔｈｅｊｅｔｗｉｌｌｍｉｘｗｉｔｈｔｈｅａｍｂｉｅｎｔｗａｔｅｒｂｏｄｙａｎｄｉｔｓｄｅｎｓｉｔｙｗｉｌｌｃｈａｎｇｅ.Ｗｈｅｎｔｗｏ (ｏｒｍｏｒｅｔｈａｎｔｗｏ)ｋｉｎｄｓｏｆｆｌｕ…     

苏州河综合调水与水环境治理研究

本文概述了上海市苏州河环境综合整治中与水环境相关的情况，以苏州河的历史、现状及水环境整治方略为背景，简要介绍了苏州河污染源情况，苏州河水动力特点并分析苏州河水质严重污染的原因．在此基础上着重描述苏州河环境整治中的环境流体力学问题：苏州河污染物迁移扩散数学模型及其主要参数的特征；苏州河水动力学特征及其对水质的影响；苏州河水动力的控制及其对改善水质的作用；苏州河及其河网水环境容量总量控制的优化方法．     

空泡流粘性效应研究

我们用激光多普勒技术(LDV)对钝头圆柱体、带小槽1.5度卵形头回转体、带背阶半球头回转体的绕流进行了测量。试验在600×600mm~2水洞中进行,雷诺数从0.75×10~5到6×10~5。给出了平均速度和脉动速度均方根值的分布并做了脉动速度的功率谱。得出了与过去热线流速计测量结果略有不同的结论。并且通过小槽内流动的测量对空泡的产生进行了分析。此外,本文提出一种捡测流动转捩现象的方法,用此法的实验结果与前人一致。     

粗糙床面物质交换特性及其主导机制实验研究

粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响. 为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散粗糙元床面条件下,泥-水界面物质交换通量和有效扩散系数的定量数据和变化特征,并采用参数化方法分析无量纲控制参数变化范围内界面物质交换特性的主导机制. 实验结果表明,粗糙底床渗透率和床面微地形共同对泥-水界面物质交换过程起重要作用. 与平整底床相比,离散粗糙元局部绕流结构驱动的附加泵吸交换不同程度增大了界面物质交换通量,其增强效应与底床渗透率和床面粗糙度的变化密切相关. 随底床渗透率和床面粗糙度的增大,有效扩散系数总体呈增大趋势,湍流渗透对界面物质交换的影响趋于增强,而泵吸交换的相对贡献趋于减弱. 因此,分析存在床面微地形粗糙底床的主导界面物质交换机制,需要考虑底床渗透率和床面粗糙度的综合影响.      

LARGE-SCALE VORTICAL STRUCTURES PRODUCED BY AN IMPINGING DENSITY JET IN SHALLOW CROSSFLOW

The large-scale vortical structures produced by an impinging density jet in shallow crossflow were numerically investigated in detail using RNG turbulence model. The scales, formation mechanism and evolution feature of the upstream wall vortex in relation to stagnation point and the Scarf vortex in near field were analyzed. The computed characteristic scales of the upstream vortex show distinguished three-dimensionality and vary with the velocity ratio and the water depth. The Scarf vortex in the near field plays an important role in the lateral concentration distributions of the impinging jet in crossflow. When the velocity ratio is relatively small, there exists a distinct lateral high concentration aggregation zone at the lateral edge between the bottom layer wall jet and the ambient crossflow, which is dominated by the Scarf vortex in the near field.