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雜，使得水力參數(shù)和水力計算均比較復雜，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、水面線的計算。通過數(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、壓強場、紊動強度和紊動耗散率、以及水面線、水躍共軛水深、水躍長度的變化規(guī)律。

2、其目的就是尋求蛋形斷面水力計算的簡化方法以及水躍區(qū)流場的變化規(guī)律。
　　根據(jù)蛋形斷面的幾何形狀、通過分塊方法計算蛋形斷面不同水深時的斷面面積、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算方法。根據(jù)紊流數(shù)值模型用Fluent軟件計算了不同弗勞德數(shù)情

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

4、對于橢圓蛋形斷面，也給出了正常水深、臨界水深、水躍方程的一般計算公式。對數(shù)值計算結果進行了分析，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算公式，給出了壁面切應力沿程分布情況和壓強沿水深和沿程分布規(guī)律，給出了水躍長度的計算公式，并將數(shù)值計算的水躍共軛水深與理論值進行了對比，給出了水面線的沿程變化情況，研究了水躍區(qū)的紊動強度和紊動耗散率。
　　蛋形斷面水力計算的簡化計算公式形式簡單、精度滿足工程設計要求，數(shù)值模擬結果基本反映了