海岸工程1丁坝.doc

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1、丁坝绕流的实验分析一．水位标定和流速标定步骤水位标定：采用断面移动的方法进行测量，将移动前的水位标定为初始水位，并作为往后断面的初始水位。流速标定：通过测量水中粒子运动的速度来简接测量水的流速。首先将白色圆点之间的距离为10毫米的铁板放在合适的位置作为比例尺（或者有清晰刻度的尺子），然后将相机定焦在该水平面上，再将激光打在相同平面上，利用同步器，按下快门的同时，激光也能同时亮起，通过测量较短时间间隔内粒子移动的位移来计算瞬时速度。二．水位测量及流速过程水位测量：手动移动探头位置，依次到各个站位，选取丁坝上游,，丁

2、坝上方，丁坝下游,3个断面作为水位测量点。采集水位数据为30秒。流速测量：通过照相机测量流速。使用tecplot简单处理数据画出流速的等直线图、流线图和流速矢量图。三．丁坝绕流分析非淹没丁坝：丁坝对岸侧水位由断面1到断面2有十分微小的增加，断面2到断面3水位显著下降，断面3到断面水位微弱增加。淹没丁坝；丁坝侧水位由断面1到断面2基本保持不变，断面2到断面3水位显著下降。当水流流向丁坝时，由于受丁坝壅阻，使上游比降减缓、流速降低、水位壅高。当水流到达丁坝位置时，由于河面束窄，比降和流速迅速增大。水流流过丁坝后，由于

3、惯性作用，水流会继续收缩，流速、比降迅速增大，水位降低，然后又逐渐扩散与水槽水位相接，恢复到原来的水位。从流线图可以得出，出现这种流速分布的原因主要是由于丁坝布置在左岸，丁坝阻水、上下游区域均出现回流区。由于受丁坝阻挡的水流，无论是下沉、上翻或者在平面上转向后都将绕过坝头而下泄，下泄水流与坝后静止水流之间存在流速梯度，产生切应力。坝后静水在此切应力作用下流动开始形成副流，同时此副流的一部分在主流的携带下随主流一起流向水槽下游。按照流体的连续性，靠近槽壁的静水必然向前补充，这样水流在丁坝后部就形成了一个闭和的回流区

4、，一般称为坝后回流区。由流速等直线图可以看出，由于受丁坝阻挡的水流，形成回流区，也就是旋涡。在涡的中心，流速非常小，可以认为流速为0；由涡中心至外围，可以明显的看出流速是逐渐的增大，最外围恢复到正常的流速大小。流速沿断面的横向分布有从丁坝一侧开始流速迅速增大，流速在水槽中部偏左左右达到最大，随后略有减小，而后流速变化不大，流速分布趋于均匀化的特点。在丁坝的后侧形成了涡，流速最小，在水槽的中部偏左处水流的；流速最大，且逐渐减小，最后趋于稳定。水流绕过丁坝头部时，其流线曲率、速度旋度的垂直分量及压力梯度都很大。因此，

5、水流绕坝头一定角度后，坝头水流边界层即发生分离，分离点以下，出现旋转角速度较大的垂直轴旋涡。水流受丁坝的影响，两岸纵向水面线是不一样的，丁坝所在的一侧，上游因坝体阻挡产生局部壅水，水面线有较短距离的逆坡，水流绕过坝头后，水位急剧降落，再向下游水位上升呈倒坡，并延伸到回流区以下，这为坝后回流区的形成提供了动力，这是近壁处产生逆向流动的根本原因。受丁坝影响后，在丁坝上游，行进丁坝的水流速度有所降低，同时，因绕过坝头其方向也向对岸偏转，在丁坝轴线断面上流速分布发生剧烈的变化，在坝头处，流速接近于零，在坝头向外，流速迅速

6、增加，并达到最大值，然后逐渐减小。坝轴线以下，收缩断面上主流的平均流速最大，往下则沿程减小。