基于图像处理的异重流与系泊结构物作用模型试验研究

发布时间：2024-03-30 19:58

　　异重流广泛存在于江河入海口附近,速度快、破坏力强,给近海工程的施工作业带来不小的难度。为了研究系泊结构物在异重流作用下的运动响应,基于图像处理技术,采用开闸式异重流模型试验方法,将异重流和结构物作为研究对象。利用图像处理技术处理由高速摄像机拍摄的结构物运动图片,从而获得结构物运动的时历曲线。对比讨论了不同密度比的异重流对结构物运动的影响,同一密度比的异重流对处于不同深度结构物运动的影响。研究结果表明:结构物运动受异重流密度的影响较大,结构物的运动幅值随着密度的增大而增大。处于高密度流体非混合层的结构物受到异重流的作用会产生大幅度的顺时针旋转和正x方向偏移;位置较高的方柱受到淡水的主导作用,会产生逆时针旋转和负x方向偏移。位于盐水与淡水剧烈混合区域的方柱并不会产生单一方向的偏移,而是在平衡位置附近波动。

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

图1异重流试验布置

采用2台高速摄像机拍摄，计算机同时控制这2部摄像机的开机和停止。1号高速摄像机用于拍摄结构物以获得其运动特性，2号高速摄像机拍摄异重流流动过程。摄像机距离水槽前壁1.5m。直流光源用于提供连续稳定光源，保证所有照片不会出现黑暗的情况。摄像机镜头误差来源于镜头带来图像畸变，采用高....

图2模型试验布置

模型试验布置示意如图2所示。表1为具体参数。为了讨论异重流密度比和结构物位置的影响，设置如下条件:1)盐水密度ρ2为1040、1030、1020kg/m3;2)淡水密度ρ1为997kg/m3;3)结构物深度d/D为0.120、0.275、0475。试验共有5个工况，如表....

图3密度比ρ2/ρ1=1.04异重流演化过程

图3为密度比ρ2/ρ1=1.04时异重流的流动过程。可以发现，开闸式异重流匀速前进，其初始高度是其锋头高度的两倍，并且在异重流演化的过程中在液体交界面处产生明显的翻卷和混合，这种现象称为Kelvin-Helmholtz不稳定现象，这是由于两种液体之间存在剪切速度差，两种液体从层流....

图4头部速度试验值和理论值对比(ρ2/ρ1=1.04)

如图4所示，将异重流头部速度的模型试验值和理论计算值进行比对。对比发现，理论计算结果稍高于模型试验结果，这是由于模型试验存在湍流混合作用带来的能量损失。2.3数值计算结果对比

本文编号：3942865