异重流动力学

异重流是自然环境和工程实践中常见的重要流动现象。异重流的传播演变及动力学特性研究一直是河口与海洋相关领域的重点和热点之一。近年来，以《近岸海域环境功能区管理办法》等相关政策的印发为标志，伴随异重流传播过程的泥沙和污染物输移引起了管理人员、科研工作者及工程规划师的关注。本书立足于近岸及海洋环境的现实问题与长远挑战，聚焦异重流的动力学机制和实践基础，详尽地介绍了异重流近期新的水槽实验技术、理论分析与高精度数值模拟研究方法，阐明了异重流在均匀和层结水体环境中与障碍物和植被群等相互作用下的传播演变、掺混卷吸、能量耗散及泥沙输移沉积特性，从新的视角揭示了河口泥沙异重流长距离输移机制。
本书可供高等院校的河流工程、港口海岸与近海工程、河口海岸动力学等专业作为研究生参考用书，也可供水利工程、海洋工程、环境流体力学等领域的科研人员阅读参考。

绪论1
1研究意义和背景1
2国内外研究进展4
（1）现场观测4
（2）水槽实验6
（3）数值模拟13
（4）现有研究的不足18
3本书解决的科学问题19
参考文献19
上篇水槽实验与理论
第1章实验装置及测量技术31
1.1异重流发生装置31
1.2层结水体生成装置34
1.3温盐测量装置36
1.4PIV系统与技术原理37
1.4.1自相关性计算37
1.4.2向量有效性检验39
第2章异重流运动的不确定性分析40
2.1实验工况和参数40
2.2异重流平面形态不确定性分析41
2.2.1异重流三维平面形态41
2.2.2边壁摩擦对异重流平面形态的影响43
2.3异重流运动过程不确定性分析44
2.3.1异重流头部主要参数44
2.3.2异重流头部主要参数的变异分析45
2.3.3异重流头部主要参数的关联分析46
第3章层结水体环境中异重流沿斜坡运动特性的研究49
3.1实验工况和参数49
3.2现象分析51
3.3PIV结果分析53
3.4界面不稳定性分析56
3.5剖面速度分析58
3.6斜坡坡度和环境水体层结度对头部速度的影响62
3.6.1不同斜坡坡度对异重流运动的影响62
3.6.2不同环境水体层结度对异重流运动的影响63
3.7头部速度和分离深度预测公式建立与验证66
3.7.1沿坡异重流加速阶段的运动预测公式建立68
3.7.2沿坡异重流减速阶段的运动预测公式建立70
3.7.3沿坡异重流的运动预测公式验证71
3.7.4沿坡异重流的分离深度预测公式建立75
3.7.5沿坡异重流的分离深度预测公式验证77
第4章层结水体环境中异重流越障特性的研究79
4.1实验工况与参数79
4.2平坡实验82
4.2.1发展过程分析83
4.2.2越障特性分析86
4.3斜坡实验88
4.3.1发展过程分析88
4.3.2越障特性分析91
4.3.3分离特性研究106
4.4头部速度和分离深度预测公式建立与验证108
4.4.1异重流遇障碍物的运动预测公式建立108
4.4.2异重流遇障碍物的运动预测公式验证109
4.4.3异重流遇障碍物的分离深度预测公式建立111
4.4.4异重流遇障碍物的分离深度预测公式验证112
第5章层结水体环境中异重流流经植被群特性的研究113
5.1实验工况与参数113
5.2平坡实验117
5.2.1发展过程分析117
5.2.2局部动力学特性分析122
5.3斜坡实验126
5.3.1发展过程分析126
5.3.2局部动力学特性分析131
5.4头部速度和分离深度预测公式建立与验证137
5.4.1异重流遇植被群的运动预测公式建立137
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