紊流強度簡介

中文名稱

紊流強度

英文名稱

turbulence intensity

定　　義

以脈動流速的均方根與相應時均流速的比值來反映紊動強弱的特征值。

應用學科

水利科技（一級學科），水力學、河流動力學、海岸動力學（二級學科），水力學（水利）（三級學科）

紊流恒定流動即如果紊流流動中各物理量的時均值不隨時間變化，僅僅是空間點的函數(shù)的時均流動。

是恒定流動。2100433B

本研究采用圓柱棒模擬植物，利用ADV測量流場，并結(jié)合流動顯示技術，對植物條件下明渠結(jié)構(gòu)進行了實驗研究。主要針對植物局部阻力系數(shù)、紊流統(tǒng)計矩、紊流特征長度（滲透深度和零平面位移）、紊流擬序結(jié)構(gòu)進行了研究，發(fā)表相關文章12篇（標注論文7篇），待出版著作2部，授權(quán)發(fā)明專利2項，實用新型專利1項，獲軟件著作權(quán)1項，獲得教育部優(yōu)秀成果技術發(fā)明二等獎1項（本人排名6），協(xié)助培養(yǎng)博士2名、碩士1名，獨立培養(yǎng)碩士4名，參加國內(nèi)學術會議1次，國際學術會議1次，完成了項目的預期成果指標。主要的研究成果概括如下： 1、基于受力分析，提出了局部水流阻力、局部植被阻力、局部植被阻力系數(shù)的公式的形式，結(jié)合ADV流場測量結(jié)果，運用ACI分析方法，建立了植物局部阻力系數(shù)經(jīng)驗公式。根據(jù)植物局部阻力系數(shù)沿水深分布規(guī)律，將植物內(nèi)層分為三個區(qū)域：（1）類非淹沒區(qū)（局部植物阻力系數(shù)沿水深不變的區(qū)域，植物頂層的渦不能擴展到此區(qū)域，類非淹沒區(qū)的上限近似為滲透深度）（2）增長區(qū)（局部植物阻力系數(shù)沿水深增大的區(qū)域）（3）減小區(qū)（局部植物阻力系數(shù)沿水深減小的區(qū)域）。研究為植物水流的精細模擬提供了依據(jù)，也為植物層內(nèi)部紊流機理的研究提供了思路。 2、對斷面平均流速、植物淹沒度、植物密度對于紊流統(tǒng)計一階、二階、高階矩（平均流速、紊動強度、雷諾應力、偏態(tài)系數(shù)、峰態(tài)系數(shù)）的影響進行了實驗研究。實驗表明，植物和水流條件對于一階、二階矩影響明顯，對于高階矩影響不明顯。通過滲透深度的定義和雷諾應力的分布，對滲透深度進行了研究，發(fā)現(xiàn)淹沒度和植物的剛?cè)岫葘ζ溆绊懨黠@。根據(jù)零平面位移厚度的定義和雷諾應力分布、流速分布，計算了不同工況下的零平面位移厚的，其變化趨勢和滲透深度近似。 3、運用流動顯示技術（熒光鈉素為示蹤劑）、PIV技術和數(shù)字圖像處理技術，對植物條件下明渠紊流擬序結(jié)構(gòu)進行了研究。實驗結(jié)果表明，植物的存在改變了明渠條件下的紊流結(jié)構(gòu)，與無植物明渠存在明顯差異。根據(jù)擬序結(jié)構(gòu)特性，將流動劃分為三個區(qū)域：植物內(nèi)層區(qū)，為弱猝發(fā)現(xiàn)象與類卡門渦街的綜合作用；植物頂部附近區(qū)，紊流結(jié)構(gòu)及類型復雜，既有猝發(fā)過程，也存在自由混合層中大渦配對現(xiàn)象，其中猝發(fā)頻率及噴射高度與淹沒度及流速成正相關；植物外層區(qū)，與自由剪切紊流類似，表現(xiàn)為渦體拉伸及紊流的間歇性。 2100433B