實(shí)體模型時(shí)間變態(tài)問題研究.pdf

1、實(shí)體模型試驗(yàn)是建立在相似理論基礎(chǔ)上的，只有相似理論所規(guī)定的相似條件得到滿足，模型和原型才相似。相似理論概括主要包括幾何相似，動態(tài)相似和動力相似。從1898年第一個(gè)水流力學(xué)實(shí)驗(yàn)室由H.恩格斯創(chuàng)建于德恩斯頓科技大學(xué)，相似理論就在不斷的發(fā)展完善。盡管相似理論在表面上看，包括了水流及泥沙運(yùn)動的各個(gè)方面，但在指導(dǎo)實(shí)體模型設(shè)計(jì)中，還有不夠完善和不夠明確的地方。尤其是動床實(shí)體模型，由于要涉及到水流和泥沙的相互作用，模型設(shè)計(jì)和運(yùn)行的復(fù)雜性大大的增加，其

2、中往往采用輕質(zhì)模型沙模擬泥沙運(yùn)動，由于水流運(yùn)動時(shí)間比尺與河床變形比尺不一致，由此產(chǎn)生時(shí)間變態(tài)問題，從而使得模擬結(jié)果與原型出現(xiàn)一定的偏差。盡管許多學(xué)者對時(shí)間變態(tài)問題進(jìn)行了一些研究，取得了大量科研成果，但系統(tǒng)性以及指導(dǎo)實(shí)踐仍存在不足。本文運(yùn)用數(shù)學(xué)模型手段，采用河道的實(shí)測地形和水文數(shù)據(jù)重點(diǎn)對實(shí)際河道模型中時(shí)間變態(tài)問題進(jìn)行深入研究。 本文回顧了前人對實(shí)體模型中時(shí)間變態(tài)問題的研究，應(yīng)用一維非恒定數(shù)學(xué)模型對時(shí)間變態(tài)的三種影響因素（輕質(zhì)沙、非

3、恒定流、模型長度）進(jìn)行研究。研究三種影響因素的變化與實(shí)體模型試驗(yàn)結(jié)果偏差之間的關(guān)系。在前人研究的基礎(chǔ)上提出時(shí)間變態(tài)綜合影響參數(shù)表達(dá)式。 本文對上荊江不同河段進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)上荊江實(shí)際情況重點(diǎn)對河段水流及懸移質(zhì)泥沙運(yùn)動進(jìn)行研究。應(yīng)用上荊江實(shí)測水文和地形數(shù)據(jù)應(yīng)用一系列模型比尺建立實(shí)體模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型比較采用不同模型沙（不同時(shí)間變率）的實(shí)體模型水流及泥沙運(yùn)動過程以及由此引發(fā)河道沖淤量與原型的偏差，并對偏差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了研究。研究