蛋形斷面明渠水力特性的研究.pdf

1、蛋形斷面有三種形式，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型四圓弧蛋形斷面、上、下橢圓蛋形斷面和六圓弧蛋形斷面。蛋形斷面由于幾何形狀復(fù)雜，使得水力參數(shù)和水力計(jì)算均比較復(fù)雜，其中，水力參數(shù)包括：蛋形斷面的斷面面積、水面寬度、濕周、水力半徑、斷面形心距水面的距離，水力計(jì)算包括蛋形斷面的正常水深、臨界水深、水躍共軛水深、水面線的計(jì)算。通過(guò)數(shù)值模擬研究六圓弧蛋形斷面水躍區(qū)的水流流態(tài)、流速場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)、紊動(dòng)強(qiáng)度和紊動(dòng)耗散率、以及水面線、水躍共軛水深、水躍長(zhǎng)度的變化規(guī)律。

2、其目的就是尋求蛋形斷面水力計(jì)算的簡(jiǎn)化方法以及水躍區(qū)流場(chǎng)的變化規(guī)律。
　　根據(jù)蛋形斷面的幾何形狀、通過(guò)分塊方法計(jì)算蛋形斷面不同水深時(shí)的斷面面積、水面寬度、濕周、水力半徑、分塊形心位置和總形心位置距水面的距離；根據(jù)明渠均勻流理論和臨界水深理論研究蛋形斷面的正常水深和臨界水深，根據(jù)水躍共軛水深理論研究蛋形斷面的水躍共軛水深的計(jì)算方法，根據(jù)明渠水面線的理論研究蛋形斷面水面線的計(jì)算方法。根據(jù)紊流數(shù)值模型用Fluent軟件計(jì)算了不同弗勞德數(shù)情

3、況下六圓弧蛋形斷面的水躍情況。
　　詳細(xì)推導(dǎo)了蛋形斷面的水力參數(shù)，給出了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型四圓弧蛋形斷面和六圓弧蛋形斷面相對(duì)斷面面積、相對(duì)水面寬度、相對(duì)濕周、相對(duì)水力半徑、斷面相對(duì)形心位置和相對(duì)水深的簡(jiǎn)化公式；給出了上、下橢圓蛋形斷面水力參數(shù)的計(jì)算方法，特別是提出了橢圓曲線任意弧長(zhǎng)的計(jì)算方法。給出了四圓弧蛋形斷面和六圓弧蛋形斷面正常水深、臨界水深的簡(jiǎn)化計(jì)算方法、水躍共軛水深的迭代計(jì)算公式以及水面線分段試算法的簡(jiǎn)化計(jì)算公式和積分公式，

4、對(duì)于橢圓蛋形斷面，也給出了正常水深、臨界水深、水躍方程的一般計(jì)算公式。對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，給出了斷面流速分布規(guī)律和斷面最大流速沿程分布的計(jì)算公式，給出了壁面切應(yīng)力沿程分布情況和壓強(qiáng)沿水深和沿程分布規(guī)律，給出了水躍長(zhǎng)度的計(jì)算公式，并將數(shù)值計(jì)算的水躍共軛水深與理論值進(jìn)行了對(duì)比，給出了水面線的沿程變化情況，研究了水躍區(qū)的紊動(dòng)強(qiáng)度和紊動(dòng)耗散率。
　　蛋形斷面水力計(jì)算的簡(jiǎn)化計(jì)算公式形式簡(jiǎn)單、精度滿足工程設(shè)計(jì)要求，數(shù)值模擬結(jié)果基本反映了