潮流环境下垂直浮射流实验研究与三维数值模拟

浮射流是环境水力学中的重要研究分支。潮流环境中的浮射流属于三维非恒定紊动射流，作用机理复杂，一直缺乏系统性研究。本书介绍了PIV-PLIF同步测量技术、潮流环境下垂直浮射流的实验与三维数值模拟成果。主要内容涉及三个方面：研发了大范围、高帧频PIV-PLIF同步测量系统，提出了基于列处理的浓度场校正技术；深入研究了完整潮周水流的紊动特性；采用实验与三维数值模拟相结合的方法系统研究了潮流环境中垂直浮射流的演变过程和掺混稀释特性，揭示了涡流结构、浓度结构、分叉现象、射流轴线的随潮变化规律，提出了射流轴线与稀释度的计算公式。

赵懿珺，女，1999年3月毕业于中国水利水电科学研究院，硕士，高级工程师，现任中国水利水电科学研究院水力学研究所冷却水室副主任。主要研究领域是水电工程、火电工程以及核电工程设计、施工和运行中提出的的水力、热力问题，为工程设计和国家宏观决策提供科学依据。

前言
第1章绪论
1.1研究背景及意义
1.2研究进展
1.2.1潮流紊动特性
1.2.2垂直射流实验
1.2.3射流数学模型
1.2.4PIV-PLIF测量技术
1.3本书主要研究工作
1.3.1关键技术问题
1.3.2主要研究工作
第2章大范围、高帧频PIV-PLIF同步测量系统的研发
2.1测量原理
2.1.1PIV流场测量原理
2.1.2PLIF浓度场测量原理
2.2关键技术与技术路线
2.2.1关键技术
2.2.2技术路线
2.3硬件系统
2.3.1激光器与冷却水系统
2.3.2光学系统
2.3.3流场示踪粒子与荧光物质
2.3.4图像数据采集、传输与存储系统
2.4流场与浓度场算法
2.4.1PIV流场算法
2.4.2PLIF浓度场算法
2.5软件系统
2.5.1图像采集模块
2.5.2标定模块
2.5.3流场与浓度场计算模块
2.5.4紊动参数计算模块
2.6小结
第3章潮流紊动特性实验研究
3.1潮型设计
3.2实验系统
3.2.1实验水槽与供水系统
3.2.2生潮控潮系统
3.2.3测量仪器
3.3潮位与潮流瞬时流速过程
3.4紊流处理方法
3.4.1移动平均法
3.4.2最小二乘法拟合
3.5紊动特性实验成果分析
3.5.1时均流速与脉动流速
3.5.2相对紊动强度
3.5.3雷诺应力
3.5.4纵向流速概率分布
3.5.5脉动流速紊动能谱
3.6小结
第4章潮流环境下垂直浮射流实验研究
4.1模型设计
4.2控制条件与测量断面
4.3实验系统
4.3.1浮射流控制系统
4.3.2测量仪器
4.3.3PIV-PLIF系统标定
4.4实验成果分析
4.4.1量纲分析
4.4.2射流浓度场与流场随潮演变过程
4.4.3射流边界
4.4.4射流轴线
4.4.5射流轴线稀释度变化规律
4.4.6射流轴线的垂线浓度分布
4.4.7射流物质紊动扩散特性
4.5小结
第5章潮流环境下垂直浮射流三维数值模拟
5.1控制方程
5.2计算区域、网格、初边条件、数值算法及模型参数
5.2.1计算区域
5.2.2计算网格
5.2.3初边条件
5.2.4计算软件与模型参数
5.3模型验证
5.3.1流场验证
5.3.2浓度场验证
5.4计算结果分析
5.4.1流场结构
5.4.2浓度场结构
5.4.3射流分叉特性
5.4.4射流轴线位置
5.4.5射流轴线稀释度
5.5小结
参考文献