波浪作用下底泥特性及其質量輸移研究.pdf

1、河口海岸黏性泥沙的流變特性、運動特性及其與波浪之間的相互作用對于預測和解決岸灘沖刷、淤積以及岸線變形起重要作用，因而具有重要的研究價值和廣泛的應用價值。本論文將天津大港黏性粉沙質淤泥作為研究對象，通過試驗和理論研究，系統的探索黏性泥沙的流變特性和運動規(guī)律。此外，本論文就波浪與底泥之間的相互作用建立兩層數學模型，對冪律流底泥的質量輸移速度進行了理論研究。
　　為了解黏性泥沙的流變特性，對不同密度的泥樣進行靜態(tài)流變試驗。根據試驗結果，

2、討論不同密度黏性泥流的剪切應力隨剪切率的變化關系;分別采用冪律流模型和Bingham塑性體模型對流變曲線進行擬合，得到不同密度黏性泥流對應的流變參數，繼而分析流變參數與密度之間的關系。此外，為了解細顆粒泥沙的絮凝特性，對四組不同濃度的泥漿進行靜水沉降試驗，觀察黏性泥沙沉降過程，并討論黏性泥沙濃度對靜水沉降速度的影響。
　　為了了解波浪作用下黏性泥沙的起動規(guī)律，配置不同密度黏性泥流，進行表面波浪作用下的黏性泥沙起動試驗。記錄黏性泥沙

3、起動時的臨界波高，繼而計算不同密度黏性泥沙的臨界起動速度和臨界起動切應力;分別分析黏性泥沙的臨界起動速度和臨界起動切應力與黏性泥沙密度之間的關系，并擬合它們之間的關系式，結果證明波浪作用下黏性泥沙的起動規(guī)律符合延伸希爾茲曲線。結合流變試驗結果，建立臨界起動切應力與賓漢屈服應力之間的關系。此外，將起動試驗得到的臨界起動切應力與文獻中的結果進行對比驗證，發(fā)現結果基本一致。
　　為了研究波浪作用下底泥的質量輸移速度，本文基于Euler坐

4、標系統，建立波浪與底泥相互作用的兩層理論模型:假設上層為水體，下層底泥由冪律流模型描述;波浪運動由作用在自由水表面上的周期性壓力荷載驅動?；跍\水波和小變形假設，采用一種攝動分析法將問題展開到二階，以便得到平均Euler速度。對于得到的一階和二階問題，分別通過數值迭代法和改進的五對角追趕法進行求解。根據數值計算結果，分析下層冪律流流動指數對二維流場、界面波高以及底泥質量輸移速度的影響。此外，當自由水表面周期性壓力發(fā)生改變時，分析二維流場