分层流研究是环境水力学的一个重要研究分支,本书介绍了温差剪切分层流运动特性试验及数值模拟方面的研究成果。内容涉及直段水槽、不同弯段水槽温差剪切分层流流速、温度、湍流动能和雷诺应力的变化规律,分析了弯段温差剪切分层流的横断面环流结构、掺混特性和稳定性等。同时也介绍了直段水槽、弯段分层流的数值模拟,以及针对实际天然河道不规则边界情形的正交曲线坐标下的三维代数应力数学模型。
本书可供从事水利、环境保护、市政、能源等领域的科研与设计人员阅读,亦可作为大专院校、相关专业的高校教师、研究生的参考用书。
样章试读
目录
- 前言
第1章 绪论
1.1 分层流及其研究意义
1.2 分层流前人研究成果的回顾
1.2.1 稳定性分析
1.2.2 界面摩阻
1.2.3 界面掺混
1.2.4 垂向紊动扩散
1.2.5 分层流的数值模拟
1.3 本书的主要研究工作
参考文献
第2章 直道明渠温差剪切分层流运动特性试验研究
2.1 引言
2.2 试验设备及试验量测
2.2.1 试验设备
2.2.2 测量断面及测点位置分布
2.2.3 量测仪器
2.2.4 试验过程
2.2.5 试验参数与工况选择
2.3 试验结果分析
2.3.1 流速、温度与密度的沿程变化规律
2.3.2 紊动强度和雷诺应力强度的沿程变化规律
2.3.3 掺混强度分析
2.3.4 交界面垂向热扩散系数分析
2.3.5 界面摩阻分析
2.3.6 稳定性分析
参考文献
第3章 弯段明渠温差剪切分层流运动特性试验研究
3.1 引言
3.2 试验弯段水槽及试验工况
3.2.1 试验弯段水槽
3.2.2 试验参数与工况选择
3.3 试验结果分析
3.3.1 流速、温度与密度的沿程变化规律
3.3.2 紊动强度和雷诺应力的沿程变化规律
3.3.3 弯段横断面二次环流
3.3.4 横断面温度等值线分布
3.3.5 掺混强度分析
3.3.6 稳定性分析
参考文献
第4章 直道明渠温差剪切分层流数学模型
4.1 引言
4.2 描述分层流运动的基本方程
4.3 浮力修正k-ε各向异性立面二维模型模拟直道分层流
4.3.1 湍流模型
4.3.2 方程离散及数值求解
4.3.3 边界条件
4.3.4 试验水流计算
4.4 二阶矩Reynolds应力三维模型(RSM)模拟直道分层流
4.4.1 湍流模型
4.4.2 方程离散及数值求解
4.4.3 边界条件
4.4.4 试验水流计算
4.4.5 分层流其他实例数值模拟
4.4.6 分层流交界面紊动特性研究
参考文献
第5章 弯段明渠温差剪切分层流三维数学模型研究
5.1 引言
5.2 控制方程
5.3 方程离散及边界条件
5.3.1 通用方程离散
5.3.2 压力校正方程
5.3.3 边界条件
5.4 试验水流计算
5.4.1 计算网格剖分
5.4.2 计算结果分析
参考文献
第6章 不规则边界河道分层流数值模拟
6.1 引言
6.2 数学模型
6.2.1 曲线坐标系统的建立
6.2.2 水流运动及物质输运控制方程
6.3 数值计算方法
6.4 边界条件
6.4.1 入口边界Г1
6.4.2 出口边界Г2
6.4.3 固壁边界Г3
6.4.4 水面边界Г4
6.5 实例计算
参考文献
附录Ⅰ 正交曲线坐标与笛卡儿坐标下变量间的转换关系
附录Ⅱ 任意正交曲线坐标下的三维代数应力通量模型的导出