泥沙运动的动理学理论

　　本书的作者及其合作者尝试应用以统计力学为基础的动理学理论（KineticTheory）对泥沙运动基本问题开展了系列研究，对典型的泥沙输移现象的力学机制给出了详细阐释，同时也对泥沙运动的统一的数学力学描述做了探索性的工作。具体内容包括：（1）回顾了关于泥沙的沉速、泥沙起动、推移质运动和悬移质运动的经典理论；（2）简要介绍了统计力学和动理学理论中的最基础的概念和理论；（3）对挟沙水流的动理学方程进行了详细推导；（4）基于两相流动理学方程的宏观输运方程的推导和应用。通过以上几方面内容的研究发现，泥沙运动的动理学理论在研究泥沙基本动力学特性时具有独特的优势，能够对挟沙水流运动中的一些特殊现象背后的力学背景给出更合理的解释。

　　钟德钰，王光谦，吴保生

目录前言**章绪论11.1泥沙运动理论研究的范畴11.2泥沙运动理论研究的特点41.3泥沙运动理论研究存在的困难51.4泥沙研究的未来发展趋势81.4.1泥沙研究面临的新挑战81.4.2泥沙研究的未来发展趋势10参考文献13第二章泥沙运动的经典理论研究概述172.1水流的流动172.2泥沙的沉降192.3床沙的起动202.4推移质泥沙的输移232.5悬移质泥沙的输移24参考文献25第三章统计力学基础293.1描述物质运动的三个层次293.2微观状态与宏观过程的统计联系313.2.1概率的基本概念313.2.2系综的基本概念323.3统计分布函数的演化343.3.1颗粒的微观状态343.3.2Liouville方程36参考文献37第四章两相流的动理学方程394.1两相流微观动力学量的系综394.1.1两相流的示性函数404.1.2颗粒及颗粒所见流体物理属性的系综444.2两相流的动理学方程484.3颗粒间的相互作用534.3.1颗粒相互作用的统计力学描述544.3.2颗粒间的二体相互作用564.4颗粒速度分布函数的近似解64参考文献69第五章挟沙水流的动力学方程705.1两相流动力学方程的一般形式705.1.1质量守恒方程705.1.2动量守恒方程715.2液相和固相上作用力的系综725.2.1一个重要积分725.2.2液相上作用力的系综755.2.3固相上作用力的系综765.3挟沙水流的守恒方程805.3.1挟沙水流相间作用力的一般形式805.3.2守恒方程的质量加权平均形式82参考文献86第六章挟沙水流的两相浑水模型886.1挟沙水流的两相浑水方程886.2弥散速度的本构关系926.3弥散速度本构方程与其他理论的比较976.3.1经典扩散理论986.3.2Hunt的修正扩散模型986.3.3Wu和Wang的两相扩散模型996.3.4Ishii和Hibiki 的漂移-通量模型99参考文献100第七章明渠挟沙水流的速度分布1047.1挟沙水流速度分布的两相浑水方程1047.2明渠挟沙水流速度的垂线分布1077.2.1两相浑水方程的紊流封闭1077.2.2明渠挟沙水流速度垂线分布的规律1117.2.3颗粒惯性对浑水速度分布的影响1277.3明渠挟沙水流中泥沙速度的垂线分布1327.3.1基于动理学理论的泥沙速度分布1327.3.2基于两相浑水方程的泥沙速度分布136参考文献140第八章床面泥沙通量与平衡浓度1448.1床面泥沙通量的概念1448.2床面泥沙通量1468.2.1床面泥沙通量的动理学描述1468.2.2床面附近运动泥沙的速度分布函数1478.2.3床面泥沙通量函数1498.2.4理论与实验的比较1528.3床面泥沙平衡浓度1558.3.1床面泥沙平衡浓度的动理学描述1558.3.2理论与实验的比较1568.4颗粒碰撞的影响158参考文献160第九章推移质泥沙的输移1649.1推移质泥沙的输移特征1649.2推移质输沙函数1659.3理论与实验及其他公式的比较1699.4推移质层颗粒的浓度分布1739.5颗粒碰撞的影响174参考文献176第十章悬移质泥沙的输移18010.1悬移质泥沙的弥散方程18010.2悬移质泥沙浓度的垂线分布18210.2.1悬移质浓度垂线分布公式18210.2.2悬移质浓度垂线分布公式验证18410.3泥沙的悬浮机理18810.3.1影响颗粒悬浮的因素及作用机制18810.3.2颗粒受力与宏观浓度分布规律之间的关系19410.4颗粒惯性对泥沙悬浮的影响19810.4.1惯性对扩散的影响19910.4.2惯性对弥散的影响20010.4.3惯性对通量的影响20210.5扩散理论的适用条件204参考文献207附录常用符号表210英文字母210希腊字母212上标214下标214特殊符号214