長(zhǎng)期以來(lái)明渠水力半徑分割線的研究,一直是水力學(xué)研究的重要課題之一,但大部分學(xué)者都是針對(duì)光滑或均質(zhì)粗糙明渠的水力半徑分割線進(jìn)行研究,對(duì)非均質(zhì)粗糙明渠水力半徑分割線進(jìn)行研究的學(xué)者相對(duì)較少。本文從現(xiàn)代流體力學(xué)的基本理論出發(fā),推導(dǎo)了一種形式簡(jiǎn)單的非均質(zhì)粗糙矩形明渠分割線方程。并利用此方程,得到了粗糙明渠邊界平均切應(yīng)力的公式、明渠平均流速和阻力系數(shù)的公式以及明渠綜合糙率的公式,并與有關(guān)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行比較分析。1.本文從形式簡(jiǎn)單的指數(shù)流速分布公式出發(fā),假定存在一個(gè)水力半徑分割線將明渠過(guò)流斷面劃分為三部分,且在與壁面垂直方向上的流速服從指數(shù)流速分布規(guī)律,推導(dǎo)出了明渠水力半徑分割線方程,并與Einstein及楊樹清方法進(jìn)行了比較。2.本文在推得的水力半徑分割線的基礎(chǔ)上,利用積分的方法推出非均質(zhì)粗糙明渠側(cè)壁和床面的邊界切應(yīng)力公式以及平均切應(yīng)力公式,并與收集到的有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證分析,結(jié)果表明本文推得的非均質(zhì)粗糙明渠切應(yīng)力公式,與楊樹清推得的公式相比,更為準(zhǔn)確可靠。3.本文在推得的水力半徑分割線的基礎(chǔ)上,根據(jù)指數(shù)流分布公式,推導(dǎo)出了非均質(zhì)粗糙明渠平均流速及阻力系數(shù)公式。并對(duì)寬淺明渠情況下平均流速公式進(jìn)行了驗(yàn)證分析,結(jié)果表明,推求的平均流速公式與試驗(yàn)資料的實(shí)測(cè)值能夠較好的吻合。4.本文在推求的水力半徑分割線方程的基礎(chǔ)上,根據(jù)流量守恒定律和曼寧公式,推得非均質(zhì)粗糙明渠綜合糙率公式,并與收集到的試驗(yàn)資料進(jìn)行驗(yàn)證分析。結(jié)果表明本文公式與實(shí)測(cè)資料較為吻合,可在實(shí)際工程和水槽實(shí)驗(yàn)中推廣使用。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV133
【部分圖文】：

這一方面的一些主要的研宄成果進(jìn)行概括。逡逑ｅｇａｎ［１３在研宄阻力特性的時(shí)候，曾提出可以用對(duì)角線Ｋｅｕｌｅｇａｎ只給出了明渠對(duì)角線分割的形式，未說(shuō)明這研宄河流阻力時(shí)提出了著名的水力半徑分割法，即不同邊界的子域，如圖１－１所示。每個(gè)邊界的平均切ｒ邋＝邋ｙ邋—邋Ｊ重，為Ｊ為每個(gè)子域的過(guò)水面積，Ｐ為相應(yīng)的濕周長(zhǎng)，線概念，并沒有給出具體的形式，但是其根據(jù)曼寧公系式：逡逑＆私ｆ＼ｎｂ邋ｙｌ逡逑表示明渠側(cè)壁和床面區(qū)的水力半徑，分別明

Ｍ邋２逡逑無(wú)因次數(shù)：廣＝２六／５，其中；２、５分別表示水槽水深和槽寬。逡逑ｋｒ時(shí)，逡逑Ｍ２邐ａ邋－ｈｒ逡逑幺ｒ時(shí)，逡逑Ｍ２邐ｒ邋ａ｛ａ－＼－＼）逡逑＝ｗ＊６／ｗ．ｗ，〃邋＝邋２／�。�，Ｍ！、Ｍ２邋分別為：光滑面：＞＾＝９１＾／１；，Ａｆ２＝９幩＝３0／Ｌ，Ｍ２＝３０／（ｗ，其中Ｉ和ｈ分別表示水槽側(cè)壁和床面區(qū)動(dòng)粘滯系數(shù)。逡逑足立昭平的方法，所得的明渠水力半徑分割線方程，如圖１－２所示，其要試算ａ值，得到的切應(yīng)力分布為凹曲線，見圖１－３，這與ＫｎｉｇｈｔＷ所得，見圖１－４。逡逑

邐３逡逑其中：ＡＣ為卡門常數(shù)，７和２為坐標(biāo)軸，如圖１－２建立坐標(biāo)系，、分別表示水槽側(cè)壁逡逑區(qū)和床面區(qū)摩阻流速，％、分別為垂直于床面和側(cè)壁的流速，在分割線上４邋＝ｗ２，可得逡逑水力半徑分割線公式：逡逑２邋＝合），邐０－５）逡逑Ｍ邋２逡逑引入無(wú)因次數(shù)：廣＝２六／５，其中；２、５分別表示水槽水深和槽寬。逡逑當(dāng)ａｋｒ時(shí)，逡逑（１－６）逡逑Ｍ２邐ａ邋－ｈｒ逡逑當(dāng)ａ幺ｒ時(shí)，逡逑ｕ－７）逡逑Ｍ２邐ｒ邋ａ｛ａ－＼－＼）逡逑式中：ａ＝ｗ＊６／ｗ．ｗ，〃邋＝邋２／�。�，Ｍ！、Ｍ２邋分別為：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分別表示水槽側(cè)壁和床面區(qū)的粗糙度，逡逑＾表示運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)。逡逑根據(jù)足立昭平的方法

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本文編號(hào)：2833744