实验量测理论求出反曲点近似紊流强度最大处.ppt

Flow Velocity Measurements in Vegetated Channels植生渠道的流速測量 報告人:陳葉宏 授課教授:謝平城 指導教授:陳樹群 * 植物對河川有一定的影響，所以研究植株影響下的水流特性對於河川管理是有幫助的。 三種影響植物的流量情況(Palmer 1945) 植物影響下的流速分布分為三層(Gourlay 1970) 根據人工植物所得到的流速分布關係式(Kouwen et al. 1969) 都卜勒測速儀測量植物情況下的二維流速分布，並發現反曲點和紊流最大強度位於植株的頂端處。 (Ikeda and Kanazawa 1996) * 儀器量測植物影響下的流速特性 探討不同植物特性(高深比密集度)對水流影響 理論分析流速在植物影響下的情形 * 循環水槽 試驗區位 儲水槽 試驗區位 * 植物種類 土層5cm ，植物分為三種，Loietto黑麥草(50%)、Festuca rubra紫羊茅(40%)、Poa pratensis 草地早熟禾(10%) 密集度δ 每單位面積(1cm2)所有的植株數，又分四種密集度來實驗(δ=280,310,337,440) * 二維聲波都卜勒流速儀(ADV) 取樣區域 發送器 接收器 接收器 5cm 5mm * 資料處理 探測取得的資料會傳送至電腦，用相關軟體做資料輸出。 * 特性比較 水深 植物高度 彎曲高度 比較植物彎曲高度 受流量坡度影響 * 紊動分布 流速分布 植株彎曲高度近似紊流強度最大處 * 速度分布 －Ｓ型分布 －三層區域 * * 密集度影響 若減少密集度δ， －植物上部速度減少，則下部速度增加 －上部下部的曲率均減少 * 反曲點的橫軸與縱軸 值域 * 理論與實驗速度分布比較 實驗量測 理論求出 反曲點近似紊流強度最大處 * 關係受限於植物條件 * 縱剖面平均速度 -將前式(3)積分可得斷面垂直平均速度 -假設各縱剖面間速度變化為線性關係，唯有v1與渠道邊界假設為拋物線變化 －驗證假設，算出的速度與實際的速度誤差範圍在±５％以內 * 量測出的速度分布均為Ｓ型 決定流速剖面的三個區域 一－速度偏小，凹面朝下 二－有一反曲點 三－速度梯度增加，表面為零。　　 　　凹面朝上 同於過去研究，紊流強度最大處等於反曲點處，亦即植物彎曲高度。 密集度影響速度分布曲線 理論求得的速度分布，其中的 　四個參數能夠描述於植物上下 　的水流情形。 (3)式積分後可得縱叵面平 　均流速，其假設縱剖面間速度 　變化為線性關係，ｖ1到邊界 　則假設拋物線， 其誤差約2%。 　 * 謝謝聆聽 * 流速－用hydrometer從四個斷面做測量，取平均值 水深－用hydrometer從四個斷面做測量，取平均值 流速－用hydrometer從四個斷面做測量，取平均值 水深－用hydrometer從四個斷面做測量，取平均值