曼宁公式在粗糙壁面明渠流的适用性研究

作者：黄宇航; 周晓泉^*; 周文桐; 陈骏峰

来源：泥沙研究, 2023, 48(03): 22-29.

DOI：10.16239/j.cnki.0468-155x.2023.03.004

• 紊流
• 曼宁公式
• 糙率
• 数值模拟
• 本构关系

为减少因糙率系数的取值不当引起的水力特性计算误差，将明渠流与圆管流进行比较，利用数值软件对粗糙壁面进行模拟，采用三维双精度的k-ε紊流模型建立一个具有沙质床面的明渠流模型，并运用相似理论对其进行缩尺实验，统计床面阻力及沙粒阻力并绘制受力响应曲线。采用加权几何平均的数据处理方式对数模计算结果分区进行分析整合，得出粗糙壁面在阻力二次方段、过渡段和阻力一次方段阶跃曲线本构关系。结果表明，曼宁公式只在阻力二次方段是严谨的，而基于受力严格推导出来的公式在阻力一次方段和过渡段上更适用。

• 单位
  水力学与山区河流开发保护国家重点实验室; 四川大学