發(fā)布時間：2021-01-31 06:26

　　n被稱為曼寧粗糙系數(shù),它是一個能夠反映壁面粗糙程度,渠槽形狀及水力條件等多種因素影響的綜合水力摩阻系數(shù)。在明渠水力計算中,糙率系數(shù)是一個十分重要且敏感的參數(shù),全面認識其特性及變化規(guī)律對于合理確定糙率值具有重大意義。以往對糙率的研究多采用物理模型試驗或原型觀測的方法,由于耗費大、數(shù)據(jù)范圍難以控制,因此對糙率系數(shù)的研究還不充分。鑒于此,本文在分析總結(jié)國內(nèi)外學(xué)者對明渠糙率已有研究成果的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬的方法,利用FLUENT中提供的三維標準湍流k-ε模型,研究了弗勞德數(shù)、渠底坡度、寬深比等水力要素對明渠均勻流糙率系數(shù)的影響,以及非均勻流糙率系數(shù)隨相對水深的變化規(guī)律,主要研究結(jié)果如下:（1）在同一粗糙床面及流量下,糙率系數(shù)隨著弗勞德數(shù)的變化規(guī)律與流態(tài)相關(guān)。緩流時,糙率系數(shù)隨弗勞德數(shù)的增加速率較快;急流時,糙率系數(shù)隨弗勞德數(shù)的增加速率較慢。與此同時,在相同流量下,當弗勞德數(shù)較小時,糙率系數(shù)主要隨弗勞德數(shù)發(fā)生變化,而床面粗糙高度的影響很小;當弗勞德數(shù)較大時,糙率系數(shù)值主要隨床面粗糙高度發(fā)生變化,弗勞德數(shù)的影響較小。對于不同的粗糙床面明渠均勻流,糙率系數(shù)與Fr/（?）都具有一致的相關(guān)性,且糙率隨... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 糙率系數(shù)的取值方法及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 糙率系數(shù)的取值方法
        1.2.2 糙率的國內(nèi)外研究概況
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)及方法
    2.1 紊流數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 零方程模型
        2.1.2 單方程模型
        2.1.3 雙方程模型
        2.1.4 雷諾應(yīng)力模型
        2.1.5 大渦模擬
    2.2 離散化方法
        2.2.1 有限差分法（FDM）
        2.2.2 有限元法（FEM）
        2.2.3 有限體積法（FVM）
        2.2.4 有限分析法（FAM）
    2.3 自由液面追蹤方法
        2.3.1 剛蓋假定法
        2.3.2 標高函數(shù)法
        2.3.3 網(wǎng)格標記法
        2.3.4 VOF法
    2.4 Fluent簡介
    2.5 本章小結(jié)
第三章 明渠水流數(shù)學(xué)三維模型的建立及驗證
    3.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 邊界條件
        3.1.3 模型求解
    3.2 數(shù)學(xué)模型的驗證
        3.2.1 Nikuradse實驗驗證
        3.2.2 T. Song實驗驗證
    3.3 本章小結(jié)
第四章 明渠均勻流數(shù)值模擬及糙率研究
    4.1 數(shù)值計算
        4.1.1 計算水力條件
        4.1.2 計算結(jié)果
    4.2 結(jié)果分析
        4.2.1 糙率系數(shù)n與弗勞德數(shù)Fr的關(guān)系
        4.2.2 糙率系數(shù)n與底坡i的關(guān)系
        4.2.3 糙率系數(shù)n與Fr/（?）的關(guān)系
        4.2.4 糙率系數(shù)n與寬深比B/h的關(guān)系
        4.2.5 糙率系數(shù)的公示擬合
    4.3 本章小結(jié)
第五章 明渠非均勻流數(shù)值模擬及糙率研究
    5.1 非均勻流糙率計算方法
    5.2 數(shù)值計算
    5.3 相對底壁切應(yīng)力與相對水深的關(guān)系擬合
    5.4 相對糙率系數(shù)與相對水深的關(guān)系擬合
    5.5 非均勻流糙率系數(shù)修正的應(yīng)用
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]壅水情況下非均勻流糙率系數(shù)研究[J]. 張小峰,楊雯婷,陳建良,盧新華.  泥沙研究. 2014(05)
[2]底坡對人工渠道糙率影響的試驗[J]. 趙錦程,邱秀云,杜利霞,惠康,陳超.  水利水電科技進展. 2013(06)
[3]引洮供水一期工程總干渠糙率原型觀測（2）——糙率原型觀測結(jié)果及經(jīng)濟效益[J]. 呂宏興,路澤生,欒維功,把多鐸,李建雄,楊岑.  長江科學(xué)院院報. 2010(02)
[4]引洮供水一期工程總干渠糙率原型觀測（1）——研究方法與水位、流量監(jiān)測[J]. 呂宏興,楊岑,路澤生,欒維功,把多鐸,李建雄.  長江科學(xué)院院報. 2009(12)
[5]糙率對感潮河段水位預(yù)報的影響[J]. 張小琴,包為民.  水文. 2009(03)
[6]湍流模型的發(fā)展及其研究現(xiàn)狀[J]. 陳永輝,王強,樸明波.  能源與環(huán)境. 2009(02)
[7]河道糙率問題研究進展[J]. 張小琴,包為民,梁文清,黃琳煜.  水力發(fā)電. 2008(06)
[8]窄深矩形斷面明渠流速分布的研究[J]. 胡云進,萬五一,蔡甫款,毛根海,謝放.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2008(01)
[9]光滑壁面明渠底壁切應(yīng)力試驗研究[J]. 陳小芳,何建京.  河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(06)
[10]南水北調(diào)典型寬淺渠道糙率系數(shù)研究[J]. 馬吉明,史哲.  水力發(fā)電學(xué)報. 2007(05)

博士論文
[1]明渠非均勻流糙率系數(shù)及水力特性研究[D]. 何建京.河海大學(xué) 2003

碩士論文
[1]直角交匯明渠水流二維數(shù)值模擬[D]. 譚柱林.華北電力大學(xué) 2012
[2]明渠均勻流糙率系數(shù)及紊動特性試驗研究[D]. 楊岑.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[3]明渠彎道三維水流數(shù)值模擬研究[D]. 馮麗華.揚州大學(xué) 2007



本文編號：3010367