地形突变条件下异重流运动失稳规律

作者：宋以兴; 李嘉; 安瑞冬; 严忠銮; 徐亚亚

来源：水利水电科技进展, 2018, 38(04): 21-27.

• 异重流
• 运动失稳
• 地形突变
• 水槽试验
• 三维数学模型
• 紫坪铺水库

由于目前异重流失稳研究相对匮乏,而其研究又对延长水库寿命和优化调度运行具有重要意义。采用Mike3建立三维异重流数学模型,包括水动力学模型、紊流模型和泥沙输移扩散方程,并采用水槽试验对该模型进行验证,结果表明异重流泥沙质量浓度分布实测值与模拟值吻合良好。以紫坪铺水库为例,采用该模型研究了异重流在地形突变条件下的运动失稳规律,分析水库底部障碍物和断面突扩对异重流运动规律的影响,得出这两种情形下的异重流失稳判别条件。底部障碍物情形的失稳判别条件为:(1)异重流运动速度减缓;(2)异重流中泥沙质量浓度降低;(3)前锋及异重流厚度减小。断面突扩情形的失稳判别条件为:(1)异重流运动速度减缓;(2)异重流中泥沙质量浓度的垂向分布由类似抛物线分布变为类似对数分布;(3)异重流厚度减小。

• 单位
  水力学与山区河流开发保护国家重点实验室; 四川大学