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题名矩形明渠层流垂向流速分布类型研究
被引量：7
- 1
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作者
黄宇航
周晓泉
周文桐
陈骏峰
姚畅
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机构
四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
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出处
《水电能源科学》
北大核心
2022年第8期109-112,117,共5页
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基金
长江水科学研究联合基金(U2040219)。
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文摘
为找寻准确合理的明渠水流垂向流速分布类型,采用理论分析方法对明渠流动的理论解进行解读,按抛物型分布、指数型分布、对数型分布3种形式绘制垂向流速分布图进行比较,发现不能采用统一的对数型流速分布来表示全断面流速分布。二维明渠理论解的垂向流速分布验证表明,无量纲的垂向流速分布只能是无限逼近理论最大值,与实际情况有出入,真实的流速分布规律应由理论流速分布与实际流速分布二者去逼近。
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关键词
矩形明渠
层流
流速分布
理论解
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Keywords
rectangular open channel
laminar flow
velocity distribution
theory resolution
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分类号
TV133.1
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名曼宁公式在粗糙壁面明渠流的适用性研究
被引量：3
- 2
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作者
黄宇航
周晓泉
周文桐
陈骏峰
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机构
四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
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出处
《泥沙研究》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期22-29,共8页
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基金
长江水科学研究联合基金项目(U2040219)。
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文摘
为减少因糙率系数的取值不当引起的水力特性计算误差,将明渠流与圆管流进行比较,利用数值软件对粗糙壁面进行模拟,采用三维双精度的k-ε紊流模型建立一个具有沙质床面的明渠流模型,并运用相似理论对其进行缩尺实验,统计床面阻力及沙粒阻力并绘制受力响应曲线。采用加权几何平均的数据处理方式对数模计算结果分区进行分析整合,得出粗糙壁面在阻力二次方段、过渡段和阻力一次方段阶跃曲线本构关系。结果表明,曼宁公式只在阻力二次方段是严谨的,而基于受力严格推导出来的公式在阻力一次方段和过渡段上更适用。
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关键词
紊流
曼宁公式
糙率
数值模拟
本构关系
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Keywords
turbulent flow
Manning formula
roughness
numerical simulation
constitutive relation
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分类号
TV143.5
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名基于数值模拟的矩形明渠床面切应力分析
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作者
黄宇航
周晓泉
周文桐
姚畅
周芳龄
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机构
四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
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出处
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期201-208,共8页
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基金
长江水科学研究联合基金(U2040219)。
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文摘
河道流动受边界切应力影响,边界切应力过大会造成河岸被侵蚀,降低河岸的稳定性,并通过影响泥沙的沉积和搬运,引起河流形态变化。探究河流边界切应力,就是探究河流中水流流动状态、结构特性等问题。由于河流中影响边界切应力的因素多且复杂,本文去掉各种不确定的因素,通过数值软件建立一个2维矩形直道明渠流动模型,并运用相似理论对矩形直道明渠模型进行缩尺试验。首先,对5种比尺的均匀流直道模型的流动进行数值模拟,由于该5组直道明渠模型模拟结果统一出来的水位流量关系与曼宁公式推导出的水位流量关系高度一致,因此可以认为该模型模拟出来的参数真实可靠。针对非均匀流的情况,通过欠均匀流和超均匀流的概念,对9组直道模型非均匀流进行数值模拟,运用动量定理对非均匀流直道中心处间隔相同的101个点位进行受力分析,每两个点之间取一次切应力的平均值,再将所有点位的阻力求和,沿程积分得出河床阻力,大大减少水位波动等不确定因素带来的误差影响。最后,推导出通用的床面切应力公式,该公式表明无论矩形明渠的流动是否为均匀流,都可通过水深h、流速u、曼宁糙率系数n这3个参数求出床面切应力。将本文所得公式与现有的4个河床切应力求解公式进行对比,发现本文的公式既符合动量定理,又有物理意义。该研究成果相对于过去常用的方法更为简便,可以将复杂的流体力学问题(求解偏微分方程)变为简单的代数问题。
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关键词
水力学
矩形明渠
切应力
数值模拟
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Keywords
hydraulics
rectangular open channel
shear stress
numerical simulation
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分类号
TV143
[水利工程—水力学及河流动力学]
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