基于理论解的矩形明渠均匀层流阻力研究

Study on uniform laminar flow resistance in rectangular open channel based on theoretical solution

水流阻力影响着水流的进程,是反映明渠水流特性的一个重要特征。正确认识明渠流动阻力规律,无论对研究流动问题还是工程实际都大有帮助。建立了一个矩形明渠数学模型,基于明渠流动的理论解对一维、二维的阻力分布进行研究,并将床面与立面总阻力之和与矩形湿周公式进行对比。此外,还分析了二维矩形明渠在宽深比不同的条件下立面与床面阻力之比。结果表明,二维矩形明渠无论是床面还是立面上各处的切应力并不相等;矩形明渠上的湿周不能简单相加,只有在床面与立面平均切应力相等的情况下湿周才可以相加,然而仅在宽深比为1的条件下二者的平均切应力才相等。湿周计算的严谨性有待考证,基于此得到的水力半径也需要重新思考。