风致水波明渠流动中相干涡结构与能量传递特性

Doboku Gakkai Ronbunshuu B Pub Date : 2009-01-01 DOI:10.2208/JSCEJB.65.203

M. Sanjou, I. Nezu

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摘要

在自然河流和人工河道等河道的自由水面上刮风时，与底面边界层一样，在空气、水界面上产生流速阻隔。再加上风速增加，波浪就会发展，波动就会在水中传导。预计底面边界层产生的发卡旋涡等组织湍流旋涡会受到这种自由水面shore和波动的影响，但目前对这些效果几乎一无所知。因此，本研究通过使用高速照相机测量PIV，明确了空气、水界面的流速和波浪对开渠的组织湍流结构和涡旋生成的影响。另外，针对二维引力波卓越的情况，将获得的数据分离为波成分和扰动成分，对平均流、波和扰动三者之间的能量输送动态进行了定量评价。

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COHERENT VORTEX STRUCTURE AND ENERGY TRANSFER PROPERTY IN OPEN-CHANNEL FLOWS WITH WIND-INDUCED WATER WAVES

自然河川や人工水路などの開水路流れの自由水面上に風が吹くと，底面境界層と同様に空気・水界面に流速シアーが生じる．さらに風速が増加すると波が発達し，水中には波動が伝達する．底面境界層で発生するヘアピン渦などの組織乱流渦はこのような自由水面シアーや波動の影響を受けることが予想されるが，現状ではこれらの効果についてはほとんど不明である．そこで本研究では高速度カメラを用いたPIV計測によって，空気・水界面の流速シアーや波が開水路の組織乱流構造や渦生成に与える影響を明らかにした．さらに2次元重力波が卓越するケースについては得られたデータを波成分と乱れ成分に分離して，平均流，波および乱れの三者間のエネルギー輸送動態を定量評価した．

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