流速梯度与浓度梯度对确定悬沙水流脉动强度的影响

明渠悬沙水流的脉动强度是泥沙运动力学基础研究中"悬而未决"的焦点和难点问题之一。在确定脉动强度时，不论是试验测量还是数值模拟都引入了空间取平均的过程，而流速梯度和浓度梯度在这一过程中会产生重要影响，本项目将对此进行理论分析和试验研究。首先，选用具有代表性的对数流速分布公式和悬移质浓度分布Rouse公式，推导采样窗口内脉动强度大小与水深（对应于不同的流速和浓度梯度）及采样窗口尺寸之间的关系；分别利用颗粒示踪测速（PTV）和粒子图像测速（PIV）技术进行水槽试验，研究这两种图像测速方法在确定脉动强度时由于流速梯度、浓度梯度而引起的误差，并检验理论分析结果的可靠性；根据得到的理论和试验成果，为试验设计（如确定PTV/PIV采样窗口大小）及数值计算（如确定网格大小）提供有价值的参考，同时从一个侧面分析检验目前文献中诸多相互矛盾的成果，为早日统一有关认识奠定基础。