明渠渠底糙率突变对紊流边界层影响的试验研究

明渠渠底糙率突变对紊流边界层影响的试验研究
近年来，紊流在水力学中的研究受到越来越多的关注，它不仅涉及海洋环境的稳定性和安全性，而且对环境的负面影响也越来越受到重视。

因此，研究紊流边界层（BBL）的重要性日益凸显。

紊流边界层是海洋环境中水力学和海洋生态系统之间重要的连接点，它可以改变水体中粒子的运动，影响海洋生物的活动、生长和繁殖，以及水体中物质和热量的传输等。

因此，对BBL的影响因素进行详细的研究，对更好实现紊流边界层内部的工作机制，以及对其在环境和水质管理方面的影响有着极其重要的价值。

从近期的研究表明，渠底糙率的改变可能影响BBL的特性。

糙率是衡量河流渠道中粒子径向分布与紊态强度的度量，糙率对定义流场复杂性和识别不同流动态特征有着重要的情感和现实意义。

同时，它也是流体边界层非常重要的影响因素之一。

因此，为了更好地理解紊流边界层的工作机制，和糙率突变对其影响的研究就显得尤为重要和迫切。

本次研究的基本实验设备主要为滑动模型紊流实验室，模型长度为2.4米，宽度为0.3米，深度为0.18米，上部设有内泵和下部设有外泵，并在其中间横向增设一柱，用作后续改变渠底粗糙度调节的调节器，以模拟实际渠道中糙率的变化，也可以用作悬浮物的分布调节。

具体的处理过程如下：首先将外部泵的开关打开，一定的流量流进入模型渠道。

在指定的流量下，将调节器调整到不同位置，模拟渠底粗糙度发生变化，比较不同糙率下BBL的特性，从而探讨糙率突变
对紊流边界层的影响。

本次实验发现，随着渠底粗糙度的改变，紊流边界层的受力也发生很大的变化，特别是在流体振荡波中，渠底粗糙度的变化会导致紊流边界层有力驱动力的明显变化。

同时，渠底粗糙度的变化会改变该渠道的水力学特性，使流场中的振荡波发生改变，以及紊流边界层的受力发生变化，从而影响BBL的特性。

综上所述，本次实验表明，渠底粗糙度的变化对紊流边界层性能有重要的影响，是流场中振荡波和紊态受力的重要影响因素。

同时，通过本次研究，了解到紊流系统的复杂性，以及渠底粗糙度对其动力学特性的影响，可以更好地控制紊流边界层，从而提高水力学性能和海洋环境的安全性。