U形渠道流速分布規(guī)律及測(cè)流技術(shù)研究.pdf

1、明渠水流是對(duì)具有自由表面的水流在有限尺度的固體邊界約束下流動(dòng)現(xiàn)象的一種概化?，F(xiàn)實(shí)中遇到的明渠流動(dòng)大都是充分發(fā)展的紊流邊界層流動(dòng)，其流經(jīng)的固體邊壁均屬粗糙床面。自尼古拉茲發(fā)現(xiàn)粗糙管水流的流速分布和阻力系數(shù)與光滑區(qū)的情況不同以來，許多學(xué)者相繼進(jìn)行了大量的試驗(yàn)觀測(cè)和理論研究，但由于紊流本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和過水?dāng)嗝?、粗糙形式的多變性，即使?jiǎn)單的明渠流動(dòng)，對(duì)其流動(dòng)的描述目前還不盡完善。在重要問題上尚未得出公認(rèn)的結(jié)論。 在水資源日益緊缺的今天

2、，引水明渠流量的精確度量是一個(gè)急需解決的實(shí)際工程技術(shù)問題。U形渠道在灌區(qū)應(yīng)用廣泛，但U形渠道流量測(cè)量仍處于發(fā)展階段，斷面測(cè)流技術(shù)迄今尚未解決。有些灌區(qū)對(duì)U形渠道測(cè)流時(shí)沿用梯形或矩形渠道的測(cè)流方法，導(dǎo)致測(cè)流精度低，對(duì)灌區(qū)用水調(diào)度管理影響大，也無法給出測(cè)流斷面上正確的水位流量關(guān)系，從理論或工程角度都需要更為符合實(shí)際、準(zhǔn)確的渠道流量計(jì)算方法。準(zhǔn)確掌握明渠流速分布規(guī)律后，就可以根據(jù)流速分布規(guī)律特點(diǎn)，探索流量計(jì)算公式。 本文在分析國內(nèi)外學(xué)

3、者對(duì)矩形渠道流速分布規(guī)律的研究基礎(chǔ)上，對(duì)U形渠道進(jìn)行試驗(yàn)研究。將實(shí)測(cè)流速資料分別從過水?dāng)嗝尕Q向和橫向兩個(gè)方向分析，利用尾流函數(shù)和指數(shù)分布公式進(jìn)行擬合。得出在豎向，卡門常數(shù)k=0.41，取不同尾流強(qiáng)度系數(shù)∏=0、∏=0.2、∏=0.4、∏=0.6、∏=1、∏=1.5時(shí)，實(shí)測(cè)流速擬合曲線交于一點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)處的水深，確定出在U形渠道0.2H(H表示渠道水深)處，可將過水?dāng)嗝娣謪^(qū)討論，在0≤y＜0.2H(y表示測(cè)點(diǎn)水深)的范圍為內(nèi)區(qū)，流速可用線