明渠柱体上游马蹄涡的运动学特征研究

• 作者: 李金钊 陈启刚 齐梅兰
• 来源期刊: 水利学报
• 学科: 工学
• 关键词: 柱体绕流 马蹄涡 特征提取 运动学特征 粒子图像测速
• 年，卷（期）: 2016,（2）
• 页码范围: 158-164
• 页数: 7页
• 分类号: TV131.2
• 字数: 5911字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13243/j.cnki.slxb.20150528

摘要

马蹄涡是水下柱体结构周围床面冲刷的主要动力。为掌握马蹄涡的运动学特征，引入了基于旋转强度的马蹄涡识别方法，提出了基于椭圆涡拟合的马蹄涡特征提取方法，其中，椭圆涡由Oseen涡和倾斜单向剪切流叠加而成。基于上述方法，通过开展明渠圆柱绕流PIV实验，对柱体上游对称面时均流场中马蹄涡的运动学特征进行了研究。结果表明，在柱体雷诺数大于104的紊流柱体绕流中，马蹄涡上游的流动分离点随柱体雷诺数的增大而缓慢向下游移动，但马蹄涡的位置保持不变，涡中心距柱体中轴约0.67D（D为柱体直径或宽度），距床面约0.06D；随着柱体雷诺数的增大，马蹄涡的半径不变而强度增加，使得马蹄涡作用于床面的剪切应力增大。研究结果建立了客观提取马蹄涡运动学特征的数学方法，得到了流动分离点、马蹄涡位置等运动学特征随水流条件的变化规律，揭示了明渠柱体绕流与其它流动中柱体绕流的差异，初步构建了马蹄涡的动力作用概念模型。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	齐梅兰	北京交通大学土木建筑工程学院	22	253	9.0	15.0
2	陈启刚	北京交通大学土木建筑工程学院	9	34	4.0	5.0
3	李金钊	北京交通大学土木建筑工程学院	6	34	4.0	5.0