明渠流量計(jì)對(duì)工程問題而言, 最為行之有效的方法屬于湍流模式理論, 這種理論為解決工程實(shí)際問題提出, 其本身的發(fā)展又對(duì)湍流的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響. 近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算的時(shí)間大大縮短,為湍流模型的應(yīng)用提供了前提條件.湍流結(jié)構(gòu)的研究和不斷完善帶動(dòng)了人們對(duì)明渠中流動(dòng)結(jié)構(gòu)的了解, 對(duì)二維湍流而言, 其關(guān)鍵問題歸結(jié)為對(duì)湍流切應(yīng)力的處理, 在1925 年提出動(dòng)量傳遞理論以及后來提出的自由剪切層模型、泰勒的渦量傳遞理論以及卡門的湍流局部相似理論等均通過混和長度將湍流粘性系數(shù)與平均流場聯(lián)系起來, 這些統(tǒng)稱為零方程模型. 其中,混摻常數(shù)理論被人們所廣泛接受, 并與實(shí)測資料符合較好. 從混摻長度理論出發(fā), 可以得到著名的對(duì)數(shù)流速分布公式、指數(shù)分布公式以及尾數(shù)分布公式等.但是這些模型僅僅表示速度隨著與河床的垂向距離單調(diào)地增長, 而沒有考慮到最大速度通常發(fā)生在水的表面下. 由于明渠流量預(yù)測有要求時(shí)間短、計(jì)算量不大的特點(diǎn), 許多水利公式都是在零方程假設(shè)的前提下得到的. 在零方程模式的基礎(chǔ)上, 增加兩個(gè)湍流量的偏微分方程, 然后作適當(dāng)?shù)募僭O(shè)使方程封閉形成了“2”方程模式. 在所有的“2”方程模型中k2E模型應(yīng)用最為普遍, 另外雷諾應(yīng)力模型、代數(shù)應(yīng)力模型在流量計(jì)算中也得到了一定的應(yīng)用, 然而三維模型需要大量的時(shí)間來演算, 并大量的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)使得這些模型對(duì)工程任務(wù)來講并不是特別的有用,還處于實(shí)驗(yàn)階段, 有待進(jìn)一步的探索.
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