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异重流是自然界中颗粒物迁移输运的一种重要方式。研究颗粒物在异重流中的输运与沉降规律具有本质的意义，而掌握异重流内部流场结构是进一步分析其中粒子输运与沉降的前提。
本文利用盐淡水密度差在长方形水槽中造成开闸式异重流，并采用PIV与PDPA测量技术对流场进行了测量。根据测得的异重流瞬时速度场和时均速度场，可以总结出在惯性坍塌阶段异重流内部的流场结构。测量结果显示异重流内最大水平速度随时间衰减，这一趋势很有可能与开闸式异重流由惯性坍塌阶段向无粘自相似阶段的转变有关。测量结果还表明，当异重流头部经过时，即使最贴近水槽底面的测点处水平速度亦较大，反映出异重流头部具有较强的侵蚀能力。
本文首次采用PDPA测量技术实现了异重流内部速度与粒径时间序列的同步测量。通过在相同实验条件下对不同测量点施测，获得了异重流速度场、湍流场和粒径分布的时空演化。结果表明，异重流头部、上界面混合层及近壁区湍动强烈，而最大水平流速层湍动相对较弱。粒径分布结果表明，粒子在湍动强烈区域不易沉降。
本文还发现异重流撞击水槽右端壁后的反射回流也呈异重流形态，但其头部不断脱离整体形成孤立波。粒径测量结果表明，孤立波和回流异重流的头部依然携带着较大的粒子。这些较大的粒子最终沉落到水槽底面，将覆盖在由尾流中沉降下来的较小粒子之上，形成大粒子在上而小粒子在下的逆向分层。