Patent DE-112020000365-B4 (DE)
Title: Verfahren zum Bestimmen einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung rauer Unterschicht
Inventor: YAN JING
IPC: E02B1/02
Filed: 2020-12-30
Granted: 2022-09-15
Abstract: Verfahren zum Bestimmen einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung rauer Unterschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Versuchsausrüstung verwendet, die ein Umlaufwasserkanalsystem mit variabler Rampe und ein Strömungsmesssystem umfasst, wobei das Umlaufwasserkanalsystem mit variabler Rampe verwendet wird, um einen Fluss der rauen Unterschicht zu simulieren, und das Strömungsmesssystem wird verwendet, um die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in verschiedenen Bereichen des Umlaufwasserkanalsystems mit variabler Rampe zu messen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
 (1) der Umlaufwasserkanal mit variabler Rampe wird verwendet, um den Fluss der rauen Unterschicht zu simulieren, und die raue Unterschicht wird von der Bettoberfläche aufwärts in zwei Teile, d.h. eine proximale Bodenschicht und eine Mischschicht, unterteilt, wobei die Mischschicht von unten nach oben weiter in zwei Bereiche, d.h. eine Permeationszone und eine Freiströmungszone, unterteilt ist, wobei die Obergrenze der rauen Unterschicht z=h o  ist, d.h. die raue Unterschicht 0<z<h o  ist, die proximale Bodenschicht 0<z<h p  ist, die Mischschicht h p <z<h o  ist, die Permeationszone h p <z<h ist, die Freiströmungszone h<z<h o  ist, wobei h die Höhe des groben Elements ist, h p  die Grenzhöhe zwischen der proximalen Bodenschicht und der Mischschicht ist; wobei ein zylindrischer Aluminiumstab für die Simulation des groben Elements verwendet wird und in der proximalen Bodenschicht und in der Permeationszone positioniert ist, wobei z=h der oberen Position des groben Elements entspricht;
 (2) ein Einstellen einer Öffnung einer Heckklappe und einer Neigung des Wasserkanals erfolgt, um Wasser im Umlaufwasserkanal mit variabler Rampe auf eine Auslegungswassertiefe H zu bringen und seinen Weg konstant zu halten; schließlich wird Wasser einen konstanten und gleichmäßigen Strömungszustand annehmen, und wobei die entsprechende Wassertiefe H, die durchschnittliche Querschnittsströmungsgeschwindigkeit U m =Q/(BH) jeweils experimentelle Entwurfswerte erreichen, wobei B die Breite des Wasserkanals ist und Q die Einlauf-Strömungsrate ist;
 (3) ein Ausrichten der groben Elemente entlang der Strömungsrichtung und der Breitenrichtung (d. h. in x- und y-Richtung) und Entwerfen eines orthogonalen Experiments erfolgen: Ändern des Abstands S x , S y  zwischen benachbarten groben Elementen entlang der x- und y-Richtung und Anpassen der Verteilungsdichte der groben Elemente; Ändern der Wassertiefe H, und Einstellen des Tauchgrads H/h; Ändern der Wasserpumpenleistung, und Einstellen von Um; Benennen jeder Gruppe von Betriebsbedingungen in Form von „S x -S y -H/h-U m “;
 (4) eine Messebene wird 7 m stromabwärts von der Wassereinlassöffnung des Wasserkanals angeordnet, und nahe der Mittelachse des Wasserkanals sind entlang der Schnittebene zwei vertikale Vermessungslinien I, II angeordnet: eine ebene Projektion von Vermessungslinie I, die zwischen zwei benachbarten Reihen der groben Elemente entlang der x-Richtung angeordnet ist und mit der Spalte der groben Elemente entlang der y-Richtung ausgerichtet ist; eine ebene Projektion der Vermessungslinie II, die sich zwischen zwei benachbarten Reihen und zwei Spalten von Rohelementen entlang der x- und y-Richtung befindet;
 (5) ein akustischer Doppler-Strömungsgeschwindigkeitsmesser ADV wird auf einem dreidimensionalen beweglichen Koordinatenrahmen aufgestellt, ein Messen jeweils entlang der I, II-Vermessungslinien durchführen, und die Daten in der gleichen Höhe werden einer Mittelwertbildung unterzogen, um den gesamten Strömungszustand wiederzugeben, wodurch die vertikalen Verteilungsdaten der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der rauen Unterschicht erhalten werden können.