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泥沙颗粒跃移运动机理

2012-06-07白玉川陈有华韩其为

白玉川,陈有华,韩其为

泥沙颗粒跃移运动机理

白玉川1,2,陈有华2,韩其为2

(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072;2. 天津大学河流海岸工程泥沙研究所,天津 300072)

水流中泥沙颗粒的跳跃运动是推移质运动的重要形式,根据泥沙颗粒运动过程的受力分析,建立了忽略颗粒旋转和紊动影响的泥沙颗粒跃移运动模型,并采用数值计算方法,求解了跃移运动方程,得到了跃移运动参数(跃移长度、跃移高度、跃移速度)的统计特性,所得结论与实验资料吻合较好;通过对数值计算结果回归分析,得到了跃移运动参数以及输沙率的数学表达式,对于了解推移质运动机理有重要的意义.

推移质;跃移;输沙率

泥沙颗粒在水流作用下发生3种运动模式:跃移、滚动(滑动)和悬移.床面泥沙以滚动、滑动还是跃移的方式运动,取决于水流强度和床面特性,当床面切应力超过临界起动应力时,床沙开始以滑动或滚动形式运动[1-4].如果床面切应力继续增加,颗粒开始从床面跃起进入跳跃运动状态,这些以滑动、滚动和跳跃形式运动的泥沙称为推移质.关于推移质的运动形态,文献[5-8]认为跳跃是推移质的主要形式,而文献[2,9-10]则认为泥沙起动的初始阶段以及当水流强度较小时,床面剪切力较小,泥沙则主要以滚动、滑动的形式运动.笔者已对以滚动、滑动形式运动的接触型推移质进行了研究,并取得了一定的成果[11-12].这里针对跃移型推移质进行研究,以达到全面了解推移质运动的目的.

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