不同流线型潜体抛石基床上的波生紊流场结构

蒋学炼， 赵悦， 邹青萍， 柳淑学

(1.天津城建大学 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室，天津 300384； 2.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 741852; 3.赫瑞瓦特大学 基础设施与环境研究所，爱丁堡 EH144AS)

随着海岸及近海工程的深水化，兼具观赏性和水体交换功能的潜体结构逐渐得到推广。波浪越过潜体时会出现流体分离和漩涡泄放现象，引起波压脉动和局部冲刷。因此，深入研究潜体附近的紊流结构对于理解其工作机理有重要意义。

近年来快速发展的非接触式光电测流技术已具备量测波生紊流场的能力。Ting等[1]采用单点激光多普勒流速仪(laser-doppler anemometer，LDA)研究了规则波越过矩形潜体的流体分离效应对反射和透射性能的影响。Lin等[2]联合粒子图像测速技术(particle image velocimetry，PIV)和质点追踪技术(particle tracing，PT)捕捉了孤立波越过水下立板过程中的速度场，清晰展示出边界层分离、涡旋生成和泄放、垂向射流、垂向射流与自由表面掺混等涡旋演化现象。李雪临[3]借助PIV技术研究了透空式建筑物浪溅区部位波浪冲击过程中的瞬时流场变化，应用概率分析法探讨了瞬时冲击波压峰值与水质点瞬时速度之间的关系。Poupardin等[4]运用PIV技术分析了水下平板周围波浪振荡流形成的环流系统，观测到平板下游涡对产生的强烈向下射流可能引起底床冲淤，上游涡对则表现为水平对流，对底床无影响。Athanassios等[5]在块石护面的粗糙陡坡上方安设了水下2D-PIV观测系统，获取了斜坡上波浪破碎点海侧的瞬时速度场，分析认为不规则护面块石的流体分离效应和护面层孔隙处的局部水流吐吸增强了波生紊流的强度，并探讨了顺流、横流和垂向流速脉动对平均紊流动能的贡献。……