非均质粗糙明渠水力半径分割线的研究及应用

发布时间：2020-10-09 13:30

　　 长期以来明渠水力半径分割线的研究,一直是水力学研究的重要课题之一,但大部分学者都是针对光滑或均质粗糙明渠的水力半径分割线进行研究,对非均质粗糙明渠水力半径分割线进行研究的学者相对较少。本文从现代流体力学的基本理论出发,推导了一种形式简单的非均质粗糙矩形明渠分割线方程。并利用此方程,得到了粗糙明渠边界平均切应力的公式、明渠平均流速和阻力系数的公式以及明渠综合糙率的公式,并与有关实测资料进行比较分析。1.本文从形式简单的指数流速分布公式出发,假定存在一个水力半径分割线将明渠过流断面划分为三部分,且在与壁面垂直方向上的流速服从指数流速分布规律,推导出了明渠水力半径分割线方程,并与Einstein及杨树清方法进行了比较。2.本文在推得的水力半径分割线的基础上,利用积分的方法推出非均质粗糙明渠侧壁和床面的边界切应力公式以及平均切应力公式,并与收集到的有关试验数据进行验证分析,结果表明本文推得的非均质粗糙明渠切应力公式,与杨树清推得的公式相比,更为准确可靠。3.本文在推得的水力半径分割线的基础上,根据指数流分布公式,推导出了非均质粗糙明渠平均流速及阻力系数公式。并对宽浅明渠情况下平均流速公式进行了验证分析,结果表明,推求的平均流速公式与试验资料的实测值能够较好的吻合。4.本文在推求的水力半径分割线方程的基础上,根据流量守恒定律和曼宁公式,推得非均质粗糙明渠综合糙率公式,并与收集到的试验资料进行验证分析。结果表明本文公式与实测资料较为吻合,可在实际工程和水槽实验中推广使用。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV133
【部分图文】：

这一方面的一些主要的研宄成果进行概括。逡逑ｅｇａｎ［１３在研宄阻力特性的时候，曾提出可以用对角线Ｋｅｕｌｅｇａｎ只给出了明渠对角线分割的形式，未说明这研宄河流阻力时提出了著名的水力半径分割法，即不同边界的子域，如图１－１所示。每个边界的平均切ｒ邋＝邋ｙ邋—邋Ｊ重，为Ｊ为每个子域的过水面积，Ｐ为相应的湿周长，线概念，并没有给出具体的形式，但是其根据曼宁公系式：逡逑＆私ｆ＼ｎｂ邋ｙｌ逡逑表示明渠侧壁和床面区的水力半径，分别明

Ｍ邋２逡逑无因次数：广＝２六／５，其中；２、５分别表示水槽水深和槽宽。逡逑ｋｒ时，逡逑Ｍ２逦ａ邋－ｈｒ逡逑幺ｒ时，逡逑Ｍ２逦ｒ邋ａ｛ａ－＼－＼）逡逑＝ｗ＊６／ｗ．ｗ，〃邋＝邋２／！／６，Ｍ！、Ｍ２邋分别为：光滑面：＞＾＝９１＾／１；，Ａｆ２＝９幩＝３0／Ｌ，Ｍ２＝３０／（ｗ，其中Ｉ和ｈ分别表示水槽侧壁和床面区动粘滞系数。逡逑足立昭平的方法，所得的明渠水力半径分割线方程，如图１－２所示，其要试算ａ值，得到的切应力分布为凹曲线，见图１－３，这与ＫｎｉｇｈｔＷ所得，见图１－４。逡逑

逦３逡逑其中：ＡＣ为卡门常数，７和２为坐标轴，如图１－２建立坐标系，、分别表示水槽侧壁逡逑区和床面区摩阻流速，％、分别为垂直于床面和侧壁的流速，在分割线上４邋＝ｗ２，可得逡逑水力半径分割线公式：逡逑２邋＝合），逦０－５）逡逑Ｍ邋２逡逑引入无因次数：广＝２六／５，其中；２、５分别表示水槽水深和槽宽。逡逑当ａｋｒ时，逡逑（１－６）逡逑Ｍ２逦ａ邋－ｈｒ逡逑当ａ幺ｒ时，逡逑ｕ－７）逡逑Ｍ２逦ｒ邋ａ｛ａ－＼－＼）逡逑式中：ａ＝ｗ＊６／ｗ．ｗ，〃邋＝邋２／！／６，Ｍ！、Ｍ２邋分别为：光滑面：＞＾＝９１＾／１；，Ａｆ２＝９ｗ＊ｗ／ｔ；；逡逑砂粗面：幩＝３0／Ｌ，Ｍ２＝３０／（ｗ，其中Ｉ和ｈ分别表示水槽侧壁和床面区的粗糙度，逡逑＾表示运动粘滞系数。逡逑根据足立昭平的方法

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴宗霞;蒋育翔;;明渠流量非接触测量[J];自动化仪表;1992年07期

2 李文绶;;电算法在明渠流水力计算中的应用[J];铁道标准设计通讯;1987年05期

3 A.N.普里;C.Y.顾;张兰丁;张长高;;采用k-ε紊流模式和罚函数有限元技术的明渠缓流数值模拟[J];河海大学科技情报;1988年01期

4 李振国;李晓红;李善征;;明渠测流堰槽的试验研究[J];计量技术;1989年07期

5 杨永荻;;非均质周界明渠流的阻力计算[J];水利水运科学研究;1989年03期

6 胡嘉;;用“测压管”测明渠流量[J];小城镇建设;1989年02期

7 刘亚坤;倪汉根;;水力光滑明渠流流速分布的新公式[J];水利学报;2007年11期

8 R·W·HERSCHY;J·D·NEWMAN;狄文龙;;用电磁计测量明渠流量[J];上海水利;1990年01期

9 宋盛义;用超声波技术测明渠流量[J];水文;1995年04期

10 李玉星;杨慧敏;周付现;董守平;张建;;基于明渠流原理的多相不分离计量装置[J];油气田地面工程;2008年01期

相关会议论文 前5条

1 徐俊林;陈红勋;马峥;;明渠流量的研究现状和进展[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年

2 戴建国;;明渠流量电话集测系统的研究[A];中国水污染防治技术装备论文集（第六期）[C];2000年

3 王贞涛;董庆铭;刘栋;;明渠流中翼型堰绕流流动研究[A];第九届全国实验流体力学学术会议论文集（下册）[C];2013年

4 槐文信;徐治钢;杨中华;肖庆华;沈洁;;复式断面明渠流中水平射流数值模拟[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年

5 黄波;肖睿书;莫涛涛;;某工程排洪水渠设计改进[A];全国给水排水技术信息网42届技术交流会论文集[C];2014年

相关重要报纸文章 前3条

1 本报记者 毕玉才 本报特约记者 刘勇 本报通讯员 刘晓丹;320户企业搬出沈阳老城区[N];光明日报;2014年

2 记者 国平 范步 扬灿 彭煜 通讯员 雪峰 启东;十堰攻坚治污确保一库清水北送[N];湖北日报;2014年

3 记者 王美红;拓宽富县之路[N];红河日报;2010年

相关博士学位论文 前4条

1 范敏;明渠恒定流总流机械能方程及机械能损失研究[D];武汉大学;2015年

2 王鑫;弯道水流结构及其作用下的卵石运动研究[D];天津大学;2017年

3 喻海军;城市洪涝数值模拟技术研究[D];华南理工大学;2015年

4 吴福生;含植物明渠水动力特性研究[D];南京水利科学研究院;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 庄帅;基于ARM的金字塔光流法明渠流量测量装置研究[D];西安科技大学;2018年

2 刘敦伟;非均质粗糙明渠水力半径分割线的研究及应用[D];扬州大学;2018年

3 李浩;基于物联网云平台的便携式明渠流量自动监测系统[D];太原理工大学;2018年

4 艾海强;石油明渠泥浆流量测量研究[D];电子科技大学;2018年

5 郭蓉蓉;明渠便携式超声波测流技术的研究[D];太原理工大学;2017年

6 王慧聪;压力式明渠流量在线自动检测系统[D];太原理工大学;2015年

7 杨慧敏;基于明渠流的多相不分离计量研究[D];中国石油大学;2007年

8 王超;矿用堰槽式明渠流量测量仪研究[D];西安科技大学;2013年

9 宋春伟;基于光纤传输的矿井水文监测及其分析系统研究与开发[D];武汉理工大学;2009年

10 苏星;明渠流量自动测量系统的研究与设计[D];西北农林科技大学;2009年

本文编号：2833744