縦渦列の発生機構と制御に関する研究

纵向涡街产生机理及控制研究

基本信息

批准号：
02650363
负责人：
平野宗夫
金额：
--
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650363/
关键词：
縦渦乱流構造河床波流砂

项目摘要

矩形断面を有する直線開水路流れにおいては、一般に水深スケ-ルの縦渦が存在し、流れは三次元的様相を呈する。縦渦は、渦の強さが微弱であっても流れを完全に三次元化し、減衰が僅かで主流方向に長い距離にわたって持続すること、さらに乱流低抗則、物質の移流・拡散、土砂輸送および水理構造物周辺の局所洗掘・局所流などに重要な影響を及ぼすことがことが指摘されているが、十分な検討は成されていない。本研究の最終目標は、開水路流れに潜在する縦渦列を積極的に引き出すための方策を見いだし、洪水流において普遍的に現れる縦渦列を制御し、堤防護岸に対して安全側に働く水理構造物の試作とその機能評価を行うことであり、本年度は縦渦列および河床形状に対して側壁粗度が如何なる影響を及ぼすかを明かにするため、固定床実験および移動床実験を実施した。固定床実験では、模擬縦筋河床上において側壁近傍での三成分の流速変動が計測された。移動床実験では、側壁が滑面の場合において縦筋河床が形成された水理条件で、側壁が粗面の場合での河床高を計測し、側壁粗度が与える河床形状への影響が調べられた。得られた主な結果は以下の通りである。(1)側壁近傍における二次流の横断方向成分および鉛直方向成分の横断面内の空間分布ら、コ-ナ・バイセクタに対して上方の水面側縦渦と下方の底面側縦渦が側壁方向に強い二次流を誘起し、主流速の極大流速点は半水深近くまで水面下に降下すること、また、これらの縦渦によって横断方向の運動量輸送が促進されることが明かにされた。(2)移動床実験では、中央粒径が0.94mm以上の河床材料では側壁粗度の影響により水路中央部付近での掃流力が増大し、河床形状や掃流砂量の横断分布形状が一様化されることが認めら、中央粒径が0.57mm以上の河床材料では、側壁粗度の影響で発生する剥離渦によって河床近傍で局所的に深掘れ部が発生し、側壁が滑面の場合に発生した縦筋河床とは異なった河床波の生じることが明かにされ、側壁粗度が縦渦の形成および河床形状に大きな影響を及ぼすことが実証された。

在具有矩形横截面的直明渠流中，在深度尺度上存在纵向涡，并且流动呈现三维外观。纵向涡流即使涡流强度较弱，也使流动完全三维，并且在主流方向上持续很长的距离，衰减很小，以及低阻力的湍流、物质的平流/扩散和沉积物有人指出，这对交通和水工建筑物周围的局部冲刷和局部流动有重要影响，但尚未进行充分的研究。本研究的最终目标是找到一种方法，主动激发明渠水流中潜藏的纵向涡列，控制洪水流中普遍出现的纵向涡列，为堤防和海堤的安全保驾护航。该项目的目的是制造原型水工结构并评估其功能。今年，我们将进行固定床和移动床实验，以阐明侧壁粗糙度对纵向涡列和河床形状的影响。执行。在固定床实验中，在模拟的纵向河床上测量了侧壁附近的三分量流速波动。移动床实验中，在边墙光滑时形成纵向条纹河床的水力条件下测量河床高度，在边墙粗糙时测量河床高度，得到边墙粗糙度对河床形状的影响调查完成了。得到的主要结果如下。 (1) 侧壁附近二次流横向和垂直分量的空间分布，角平分线上方的水面垂直涡和角平分线下方的底部垂直涡指向侧壁。水中产生强烈的二次流，主流速度的最大速度点下降到水面以下接近一半水深，这些纵向涡流促进横向动量传递。 (2) 移动床实验中，对于中值粒径0.94 mm以上的河床物质，由于受侧壁粗糙度、河道形状的影响，河道中心附近的河床扫掠力增大。河床和河床荷载量的横截面分布变得均匀，在中值粒径为0.57毫米或以上的河床材料中，侧面。研究表明，由于壁面粗糙度的影响而产生的分离涡流会导致河床附近局部深挖，并且会产生与侧壁光滑时产生的纵向河床不同的河床波浪。粗糙度对纵向涡的形成和河床形状有显着影响。