Δημιουργία Καθαρής Μεταφοράς Ιζημάτων με Λοξότητα Ταχύτητας σε Ροή Ταλαντωτικού Φύλλου
Η ταχύτητα των ταλαντωτικών ροών που προκύπτουν από βραχέα κύματα εγγύς της ακτής συνήθως γίνεται λοξή με κορυφαία στενή κορυφή ροής και επίπεδες φαρδιές κοιλότητες ροής κατά τη διάδοση των κυμάτων και την ολίσθηση. Η αλληλεπίδραση μεταξύ ιζήματος και νερού και η σύγκρουση μεταξύ σωματιδίων ιζήματος είναι προφανώς ισχυρές στο στρώμα ροής φύλλου με μεγάλη διατμητική τάση και υψηλή συγκέντρωση ιζήματος. Ένα επιπλέον ρεύμα επιβάλλεται συνήθως στη ροή ταλαντευόμενου φύλλου με λοξή ταχύτητα και παράγει πολύ περίπλοκη ροή οριακού στρώματος και διαδικασία μεταφοράς ιζήματος που θεωρείται απαραίτητη για μορφολογικές μελέτες.
Μια ποιοτική προσέγγιση και ένα αριθμητικό μοντέλο δύο φάσεων εφαρμόζονται για τη μελέτη της δημιουργίας καθαρής μεταφοράς ιζήματος στη ροή φύλλου που προκύπτει από στρεβλή ταλαντωτική ροή σε συνδυασμό με το ρεύμα. Η ποιοτική προσέγγιση είναι μια ολοκλήρωση εκθετικών προσεγγίσεων της ταχύτητας του ψευδο-στρωματικού οριακού στρώματος και της συγκέντρωσης ιζήματος που λαμβάνει υπόψη τη διατήρηση της μάζας.
Το πάχος του οριακού στρώματος κύματος φαίνεται σημαντικό στη διαδικασία μεταφοράς ιζήματος από την ποιοτική προσέγγιση και ο εκθέτης για τον στιγμιαίο ρυθμό μεταφοράς ιζήματος (q/qm ) έναντι της εκθετικής συνάρτησης της ταχύτητας (U/Um ) μπορεί γενικά να ενοποιηθεί ώστε να μειώνεται με την αύξηση του υπολειμματικού φάσης. Οι στιγμιαίες μεταβλητές λαμβάνονται εύλογα από το μοντέλο δύο φάσεων και φαίνονται οι διαφορές (δηλαδή, βάθος διάβρωσης, πάχος οριακής στρώσης, ροή ιζήματος και ρυθμός μεταφοράς) μεταξύ θετικών και αρνητικών σταδίων ροής που προκαλούνται από τη λοξότητα της ταχύτητας, με μεγάλη σημασία στην η δημιουργία καθαρής ροής οριακού στρώματος και μεταφοράς ιζήματος.
Μελετήθηκαν τα αποτελέσματα της υστέρησης φάσης και της ροής του οριακού στρώματος για τη μεταφορά ροής φύλλου σε καθαρή στρεβλή ταλαντωτική ροή σε συνδυασμό με ρεύμα. Οι εξελίξεις του οριακού στρώματος κύματος των θετικών και αρνητικών σταδίων ροής είναι διαφορετικές και το πάχος του οριακού στρώματος κύματος κοντά στην κορυφή της ροής είναι μεγαλύτερο από αυτό κοντά στο κατώφλι ροής λόγω της λοξότητας της ταχύτητας σε μια καθαρά λοξή ως προς την ταχύτητα ροή. Το ασύμμετρο οριακό στρώμα κύματος οδηγεί σε μια αρνητική συνιστώσα ροής οριακού στρώματος καθαρού κύματος λόγω της λοξότητας της ταχύτητας. Ένα επιπλέον θετικό ρεύμα ενισχύει την ασυμμετρία του οριακού στρώματος τυρβώδους κύματος για να μεγεθύνει τη συνιστώσα ροής οριακού στρώματος αρνητικού καθαρού κύματος και ένα αρνητικό ρεύμα μειώνει την ασυμμετρία του οριακού στρώματος τυρβώδους κύματος για να μειώσει τη συνιστώσα ροής του οριακού στρώματος καθαρού κύματος.
Σε μια περίπτωση μεγάλης υπολειμματικής φάσης, το περιοδικό βάθος διάβρωσης και η κατανομή συγκέντρωσης είναι σχεδόν σταθερές, οδηγώντας σε q/qm ≈U/Um , και η συνολική καθαρή ροή του οριακού στρώματος σχεδόν καθορίζει την καθαρή μεταφορά ιζήματος. Σε μια μικρή περίπτωση υπολειμματικής φάσης, η καθαρή μεταφορά ιζήματος κυριαρχείται από τη συνολική καθαρή ροή οριακού στρώματος στον πυθμένα του στρώματος ροής φύλλου και από τη μεταφορά που σχετίζεται με το κύμα πάνω από την αρχική κλίνη, όπου οι περιοδικές διακυμάνσεις συγκέντρωσης και ταχύτητας είναι εμφανείς. Σε αυτήν την περίπτωση, η στιγμιαία μεταφορά ιζήματος μπορεί να προσεγγιστεί κατά q/qm ≈(U/Um ) , το οποίο είναι κοντά στους υπάρχοντες τύπους στιγμιαίου τύπου χωρίς υπολειμματικά φάσης.
Συμπερασματικά, το φαινόμενο υστέρησης φάσης αποδεικνύεται σημαντικό αλλά ανεπαρκές, ενώ η ασυμμετρία μεταξύ θετικών και αρνητικών σταδίων ροής στην ανάπτυξη του οριακού στρώματος κύματος συμβάλλει επίσης πολύ στη δημιουργία καθαρής μεταφοράς ιζήματος σε ροή φύλλου καθαρής λοξής ταχύτητας σε συνδυασμό με ένα ρεύμα.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Generation of net sediment transport by velocity scewness in oscillatory sheet flow, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Advances in Water Resources . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Xin Chen, Fujun Wang και Xuelin Tang από το China Agricultural University, Yong Li από το China Geological Survey και τον Genfa Chen από το China Institute of Water Resources and Hydropower Research.
