非线性波作用下潜堤周围的流体分离与涡流结构
2021-10-17蒋学炼杨伟超柳淑学朱福明
蒋学炼,刘 畅,赵 悦,杨伟超*,柳淑学,朱福明
(1.天津城建大学 天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384;2.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024;3.天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司,天津 300452)
作为兼具观赏性和防护性以及水体交换功能的潜堤,近年来在海岸工程领域得到了广泛的应用,其水力性能的研究也成为热点问题之一[1–2]。目前,随着实验技术和计算流体力学的发展,研究人员开始尝试从流场结构角度解析潜堤的水力性能。
Lin等[3]联合运用激光诱导荧光(laser induced fluorescence,LIF)技术、粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术、质点追踪(particle tracing,PT)技术考查了孤立波作用下矩形潜堤周围的紊动射流现象。刘彦等[4]基于PIV图像研究了不同流速下单体及双体人工鱼礁周围的上升流和背涡流特征。Qie等[5]采用PIV技术在多种型式的潜堤周围捕捉到交替泻放的漩涡,并证实其是造成不同堤型反透射特性差异的重要原因。Zarruk等[6]运用染料示踪法追踪了孤立波作用下同轴双圆柱潜体附近的涡流演变过程,认为涡流的生成和泄放会造成动水压力梯度的变化,从而影响建筑物所受到的波浪荷载。Athanassios等[7]基于2D–PIV量测数据分析了块石护面陡坡的波生流场,探讨了波浪爬坡过程中的流体分离和紊流场演变过程。Na等[8]联合PIV技术和光纤反射仪(fiber optic reflectometry,FOR)研究了崩破波的破碎过程及能量转换规律。可见,日趋精密的非接触式实验技术已经能够在不干扰流场的前提下有效捕捉微观流动结构。……
