最小能耗率原理的數(shù)值水槽模擬驗(yàn)證.pdf

1、最小能耗率原理最早是由德國(guó)物理學(xué)家赫姆霍爾茲(Helmholtz)于1868年提出的,適用于固壁清水無旋均勻流動(dòng)。由于缺乏嚴(yán)格的證明,故一直被稱作能耗率極值假說。20世紀(jì)50年代初,維里坎諾夫(ΒeликановΜ.Α.)將其應(yīng)用于動(dòng)床挾沙水流。70年代以后楊志達(dá)(Yang C.T.)和張海燕(Chang H.H)等人在最小能耗率原理的研究上取得了較大進(jìn)展,并取得了大量成果。最小能耗率原理發(fā)展至今,已有嚴(yán)密的理論證明,但缺少實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)

2、值模擬的驗(yàn)證。本文采用Flow3D中RNG k e-紊流模型結(jié)合GMO法對(duì)順直矩形水槽內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,通過選取不同斷面之間的水流為研究系統(tǒng),計(jì)算了各個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)的單位體積水流能耗率變化。研究結(jié)果如下:
　　(1)矩形水槽內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)確實(shí)遵循最小能耗率原理。
　　(2)流速越大,單位體積水體能耗率越大;且流速越大,能耗率的變化幅度也越大,水體能耗率越趨于沿程均勻分布。
　　(3)糙率越大,能耗率越大,但不會(huì)