圆形断面管道非满流水动力特性

作者：丁法龙; 茅泽育^*

来源：水科学进展, 2020, 31(04): 547-555.

DOI：10.14042/j.cnki.32.1309.2020.04.008

• 圆形断面管道
• 流速分布
• 壁面切应力
• 雷诺切应力
• 非满流
• 数值计算

为探究边壁双曲率对其水动力特性的影响,应用RNG k-ε紊流模型和部分面积体积障碍模拟技术(FAVOR),针对圆管非满流建立三维数值模型,通过物理模型试验结果验证该数值模型的可行性。针对底坡和充满度不同组合条件进行数值试验,分析断面流速、壁面切应力和雷诺切应力分布规律等。研究结果表明:圆管非满流断面上不同垂线的流速分布具有较好的相似性,据此提出了垂线流速分布的抛物线公式;针对不同充满度条件提出了壁面切应力沿湿周分布的统一表达式;雷诺切应力沿垂线服从线性分布规律,充满度越大且距中垂线越远,沿垂线的变化梯度越小;当充满度大于0.5时,由于受二次流影响断面中垂线上雷诺切应力出现负值。

• 单位
  清华大学