本研究利用开闸式盐水异重流试验及数值模拟探讨在不同盐度及底床粗糙度的影响下对异重流运动特性的影响。实验利用粒子图像测速法(PIV)和摄像机可以记录整个异重流的运动过程,异重流头部的位置和速度是主要的研究区域。研究结果显示,底床铺设泥沙在异重流运动中扮演重要的角色,增加了底床摩阻,使头部的运动速度及涡度值明显降低,而且异重流头部变钝。利用重整化群(RNG)的k-ε湍流模式模拟研究异重流头部结构,发现数值结果和实验结果吻合良好,并可利用从剖面水平流速解释异重流加速区、等速区和减速区。当底床是光滑时,在两种流体的交介面有著因为卷吸作用所造成的负向速度,也就是异重流剖面水平速度产生剧烈变化;底床泥沙的存在改变了异重流的水平速度分布,使剖面流速并未出现负向流速。

利用推求的非恒定异重流运动方程开展相似分析,对水库泥沙模型异重流运动相似条件进行了探讨,认为水流连续相似条件是保证异重流运动相似及其它方面相似的必要条件,新给出的异重流发生相似条件存在有修正容重分布不均匀的系数的比尺,使其更趋于合理和完善。此外,为保证异重流沿程淤积等方面与原型相似,还应满足异重流挟沙相似条件。这些理论研究结果得到了模型实例的验证。