基于仿真及物理模型试验构建圆形断面管道非满流流速函数

基于仿真及物理模型试验构建圆形断面管道非满流流速函数

论文摘要

明渠断面流速分布是精确测量明渠断面流量的基础,也是明渠水流运动规律研究的基本问题。为探究圆形断面管道非满流的断面流速分布特性,采用经实测资料验证的三维紊流数学模型及数值求解方法,对不同底坡和充满度组合情况下的圆管非满流进行了数值模拟。结果表明:圆管非满流的断面流速分布对充满度非常敏感,充满度越大,垂线流速的非单调性越明显,当充满度低于0.5时,未出现最大流速点下潜(dip)现象;当充满度超过0.5时,dip现象越发明显,这是因为当充满度超过0.5后,内凹型侧壁对水面的约束作用增强,断面二次流更加明显。圆管非满流断面上各垂线的流速分布曲线具有很好的相似性,均接近于抛物线曲线特征,二次函数中的待定系数主要受垂线横向位置和充满度的影响。通过回归分析建立了圆管无压均匀流中沿垂线流速的抛物线分布公式,同时给出了各系数的确定方法,按上述流速分布律计算的流速值与实测值吻合良好,曲线拟合的决定系数均在0.92以上,表明给出的抛物型垂线流速分布规律是合理可靠的。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 数学模型介绍
  •   1.1 控制方程及紊流模型
  •   1.2 边界条件及数值方法
  • 2 物理模型试验介绍
  • 3 结果与分析
  •   3.1 数学模型验证
  •   3.2 圆管无压流动模拟结果
  •     3.2.1 断面流速分布
  •     3.2.2 垂线流速分布
  •     3.2.3 垂线流速分布拟合分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 丁法龙,茅泽育,韩凯

    关键词: 流量,流速,管道,圆形,非满流

    来源: 农业工程学报 2019年18期

    年度: 2019

    分类: 农业科技,基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地球物理学,水利水电工程

    单位: 清华大学水利水电工程系

    基金: 国家重点研发计划(2016YFC0402504)

    分类号: TV133

    页码: 55-61

    总页数: 7

    文件大小: 1459K

    下载量: 71

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