圆形断面管道非满流水动力特性

作     者：丁法龙 茅泽育 DING Falong;MAO Zeyu

作者机构：清华大学水利水电工程系北京100084 

出 版 物：《水科学进展》 (Advances in Water Science)

年 卷 期：2020年第31卷第4期

页      面：547-555页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0708[理学-地球物理学] 0704[理学-天文学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2016YFC0402504)。 

主　　题：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 

摘      要：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。