梅花形阵列粗糙床面明渠紊流特性

来源：水利水运工程学报杂志 2020年第6期北京时间：

作者：钟亮,葛晨曦,孙建云

摘要：梅花形阵列粗糙是常见的床面粗糙形态，但其水流紊动特性参数在颗粒间的沿程变化和不同象限间的分布差异等研究仍较薄弱。采用不同颗粒大小和排列间距的圆形玻璃珠制作了3种梅花形阵列粗糙床面，基于明渠紊流的PIV水槽试验资料，探讨了无量纲纵向紊动强度Tu、雷诺应力R和紊动能E的分布规律。结果表明：① 颗粒顶部以上区域的Tu、R、E沿程基本呈条带状变化，受颗粒影响较小，而颗粒顶部以下区域则受颗粒影响明显，沿程变化相对复杂，表现出一定的周期性和分区性，并可分为颗粒区和粒间区。② 颗粒顶部以上区域Tu、R、E的垂线分布基本重合，颗粒顶部以下区域则波动明显，分布曲线呈“S”和倒“L”等形状。③ 粒间区各象限的R、E沿程变化较为平缓，接近水平线，第2、4象限的R、E总体大于第1、3象限；颗粒区各象限的R、E沿程分布呈“∪”状并在沿程位置参数x+ = 0附近有最小值。研究成果对鱼道及航道工程设计等具有一定的指导意义。

关键词：梅花形阵列粗糙, 明渠水流, 紊动强度, 雷诺应力, 紊动能