颗粒惯性效应对悬移质不平衡输沙的影响机理研究

基本信息
批准号:51609264
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张磊
学科分类:
依托单位:中国水利水电科学研究院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈绪坚,刘磊,王大宇,乐茂华,耿旭
关键词:
影响不平衡输沙颗粒惯性效应泥沙浓度悬移质
结项摘要

Non-equilibrium transport of suspended sediment is one of difficulties and emphases in the field of river dynamics and sediment movement because it is the foundational reason for the scouring and silting in alluvial rivers. However, the complex movement of non-equilibrium transport affected by a number of factors leads to that many unsolved problems still exist, and need further study. Especially, particle inertia has a significant effect on non-equilibrium transport of suspended sediment, but the mechanism of particle inertia effect is not so clear that current theories cannot precisely describe it. Therefore, in this study, based on the two-fluid equations for solid/liquid two-phase flows, by deriving the constitutive relation for the drift velocity of non-equilibrium transport of suspended sediment by employing the perturbation method, we aim to establish the non-equilibrium transport model equations considering the effect of particle inertia. Combining the theoretical model and corresponding experimental observations, the following topics will be the main concerns of this study: (1) investigating the spatial variations of sediment concentration distributions of non-equilibrium transport; (2) discussing the effect of particle inertia on the sediment diffusion in the vertical direction and the variations of concentration distributions along a river; (3) analyzing the effects of particle turbulence and interaction among particles on the saturation recovery coefficient under different particle inertia conditions. As a fundamental element of research on sediment-laden flows, the studies of this proposal are expected to provide the foundation for a better understanding of the non-equilibrium transport of suspended sediment.

悬移质不平衡输沙是引起冲积河流河床冲淤变化的根本原因,是泥沙运动力学和河床演变学的核心。但由于受到多种因素的影响,涉及的物理过程较为复杂,迄今仍有诸多问题尚待深入研究。其中,颗粒惯性效应对不平衡输沙运动特性存在重要的影响,但目前其作用机理并不明确,现有理论尚未给出准确的力学数学描述。本项目拟基于固液两相流理论,引入弥散速度的概念,利用摄动法推导不平衡输沙条件下固相颗粒弥散速度的本构关系,建立能够反映颗粒惯性效应影响的悬移质不平衡输沙基本方程。以此为基础,结合实验研究,分析不平衡输沙条件下泥沙浓度的空间分布变化规律,探讨颗粒惯性效应对垂向泥沙扩散和沿程浓度变化的影响机制,研究颗粒紊动、颗粒间相互作用等颗粒惯性效应对恢复饱和系数的影响,从而揭示颗粒惯性效应对悬移质不平衡输沙的影响机理。通过本项目的研究,可深入认识悬移质不平衡输沙运动规律,促进不平衡输沙理论研究的发展。

项目摘要

悬移质不平衡输沙是引起冲积河流河床冲淤变化的根本原因,影响因素众多,物理过程复杂,迄今仍有诸多问题尚待深入研究。其中,颗粒惯性对悬移质不平衡输沙的影响尚未形成明确的认识,理论上也未给出准确的力学数学描述。针对此问题,本项目开展了系统研究,取得的重要成果如下:.(1)基于固液两相流的理论,引入弥散速度的概念,利用摄动法推导了不平衡输沙条件下固相颗粒弥散速度的本构关系,建立了能够反映颗粒惯性效应影响的悬移质不平衡输沙基本方程;.(2)以此为基础,推导了低浓度条件下的浓度分布方程,并与已有公式进行了对比分析,阐明了不同公式的应用条件;.(3)结合实测数据,分析了不同条件下泥沙浓度的空间分布变化规律,结果表明本文理论无论泥沙浓度和颗粒粒径如何变化,计算值均能与实测值相吻合,验证了理论的正确性;.(4)阐明了颗粒惯性对不平衡输沙的影响,随着颗粒惯性的增大,沿程悬移质泥沙在垂向上的扩散速度逐渐变慢;.(5)揭示了颗粒紊动、颗粒间相互作用等颗粒惯性效应对悬移质输沙的影响机理。结果表明,随着颗粒惯性的增大,浑水紊动作用对泥沙扩散系数的贡献逐渐减,颗粒自身紊动引起的泥沙扩散作用相对增强,颗粒碰撞作用对泥沙扩散的贡献也有所增加,但相对于颗粒自身紊动作用的变化,增加的幅度相对较小。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
3

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
4

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
5

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021

张磊的其他基金

批准号:81100302
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770121
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61705002
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301189
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50501022
批准年份:2005
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51808421
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600807
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601518
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21876077
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61103159
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31160249
批准年份:2011
资助金额:54.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21307070
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41371361
批准年份:2013
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:81903798
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31801599
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300941
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860622
批准年份:2018
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41871229
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:81100941
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30871597
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:31471202
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:41804164
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60907036
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61101073
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21801059
批准年份:2018
资助金额:27.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771132
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:61103190
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61901104
批准年份:2019
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21673238
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61601458
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30801537
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71003097
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91961108
批准年份:2019
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31700595
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704274
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760392
批准年份:2017
资助金额:33.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51603219
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41703009
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201554
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41102032
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100001
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200949
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401370
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51306184
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30370894
批准年份:2003
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:61771079
批准年份:2017
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:21672020
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81270595
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81300934
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51278518
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61204061
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873721
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21801235
批准年份:2018
资助金额:27.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802098
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11605109
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31860342
批准年份:2018
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11771260
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:61803027
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11704232
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:18870421
批准年份:1988
资助金额:0.80
项目类别:面上项目
批准号:81300584
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81800463
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606088
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41803011
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401358
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21605082
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200925
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600238
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501008
批准年份:2015
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100788
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61502001
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81472988
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61401048
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901340
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31670292
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:61902257
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51702165
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51306209
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21572254
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41561071
批准年份:2015
资助金额:43.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11901138
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61572198
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81573814
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81801691
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100931
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51909092
批准年份:2019
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802790
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51678243
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41601573
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11871198
批准年份:2018
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:21406161
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61771372
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41774023
批准年份:2017
资助金额:69.00
项目类别:面上项目
批准号:31570912
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61571239
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51475276
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:71373261
批准年份:2013
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:31400486
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61205195
批准年份:2012
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61472035
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81502900
批准年份:2015
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51142006
批准年份:2011
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61402149
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21301097
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803343
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11226075
批准年份:2012
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31671061
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:19271026
批准年份:1992
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:51776204
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81470302
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81400193
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41502262
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21507018
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401183
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701198
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11774279
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51205227
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51778142
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81473635
批准年份:2014
资助金额:74.00
项目类别:面上项目
批准号:11504287
批准年份:2015
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50808083
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41101094
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508455
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21871022
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:31371707
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:61275217
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51401102
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71874187
批准年份:2018
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11426216
批准年份:2014
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51509054
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21808025
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671026
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31571741
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51609251
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21875100
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21707034
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41502014
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702489
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51177172
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51302052
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61101128
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770536
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51875556
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:40806035
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602085
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41465004
批准年份:2014
资助金额:55.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11205241
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61202465
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50908054
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61563044
批准年份:2015
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61571147
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:60906018
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61672527
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61300020
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60702053
批准年份:2007
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970928
批准年份:1999
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
批准号:51508136
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61672446
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81803573
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41304011
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371608
批准年份:2013
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:21701024
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102140
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50908203
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700430
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503680
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11604256
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807421
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61604021
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805144
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61505229
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900506
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61301280
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21703269
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301533
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61772069
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21501176
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41101472
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

推移质和悬移质转换层输沙规律研究

批准号:59279384
批准年份:1992
负责人:陈家扬
学科分类:E0903
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
2

植物对明渠悬移质输移的影响机理研究

批准号:51109065
批准年份:2011
负责人:吕升奇
学科分类:E0903
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

多沙河流长距离不平衡输沙机理及规律研究

批准号:59879006
批准年份:1998
负责人:王士强
学科分类:E0903
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
4

非恒定流、不平衡输沙条件下的矮堰基础冲刷机理研究

批准号:51909177
批准年份:2019
负责人:王路
学科分类:E0903
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目