明渠非恒定流傳播特性研究.pdf

1、非恒定流是自然界中流體運(yùn)動(dòng)最為普遍的形式，河道中的洪水推進(jìn)、水庫(kù)泄流、船閘充排水以及潮波、海浪運(yùn)動(dòng)等等都是典型的非恒定流問(wèn)題。非恒定流的運(yùn)動(dòng)要素隨時(shí)間而變化，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律較恒定流復(fù)雜。受研究手段的限制，非恒定流研究進(jìn)展緩慢，非恒定流運(yùn)動(dòng)的諸多特性還不明確。 當(dāng)前，隨著水利開(kāi)發(fā)建設(shè)步伐的加快，河道非恒定流問(wèn)題日益突出。上游下泄的非恒定流到底對(duì)下游河道的通航條件、港口碼頭的安全運(yùn)行以及航道的演變會(huì)產(chǎn)生什么影響，都還不得而知。因而，研究

2、明渠非恒定流的傳播規(guī)律及運(yùn)動(dòng)特性，不但對(duì)于水利學(xué)科的發(fā)展具有重要的理論意義，而且對(duì)城市防洪和航運(yùn)等工程問(wèn)題的解決也具有重要的實(shí)際意義。 由于非恒定流問(wèn)題本身較為復(fù)雜，為了探索其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，本文采用理論分析和水槽試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了光滑明渠內(nèi)正弦非恒定流的傳播特性。 利用一套高精度非恒定流試驗(yàn)系統(tǒng)，由變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速產(chǎn)生穩(wěn)定的連續(xù)非恒定流過(guò)程，通過(guò)電磁流量計(jì)監(jiān)測(cè)流量、超聲水位計(jì)采集水位，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，該系統(tǒng)精度較高。

3、 通過(guò)水槽內(nèi)的非恒定流試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了明渠非恒定流的傳播特性，得到了傳播速度C0、水深H、流量Q以及變形率tu/T的變化規(guī)律。 明渠非恒定流的傳播速度為非恒定流波峰時(shí)的流速和微波波速之和。 明渠非恒定流在傳播過(guò)程中，當(dāng)時(shí)間周期T較大時(shí)，波峰水深趨近于HQmax（與非恒定流的最大流量相對(duì)應(yīng)恒定流時(shí)的水深），波谷趨近于HQmin（與非恒定流的最小流量相對(duì)應(yīng)恒定流時(shí)的水深）；在時(shí)間周期T較小時(shí)，波峰、波谷水深均趨近于恒定流時(shí)