明渠彎道水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究分析

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1、明渠彎道水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究分析河源市華建水利水電建筑工程有限公司【摘要】在自然界的河道或者人工開挖的水渠當(dāng)中，由于地勢的原因,都會有彎道的存在，在水流經(jīng)過這些彎道的時(shí)候，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律會根據(jù)彎道的程度和水流的具體情況發(fā)牛相應(yīng)的變化，這些變化的規(guī)律是非常難以琢磨的，在這種情況下，人們通過對彎道和水流的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，來得出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。木文結(jié)合具體公式和案例，來對明渠彎道水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究分析?！娟P(guān)鍵詞】明渠彎道水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律刖S在人們對明渠彎道中水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究中，包含了在各種地形情況下的彎道水流運(yùn)動(dòng)特性，根據(jù)這種特性，人們對其中影響水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的因素進(jìn)行了各個(gè)方面的分析探討。這樣的研究在

2、人們的?；钪衅鸬搅酥匾淖饔茫瑢恿鞯闹卫砗透劭诘慕⒂兄P(guān)鍵的意義。一、在明渠彎道水流運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)參數(shù)影響水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的因素包括很多方面，其中主要包括了水面橫比降、橫向環(huán)流流速沿垂向分布和環(huán)流流速的沿程分布等因素，通過對這些因素的具體研究分析，可以得出具體的彎道水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1、首先是彎道水面橫比降。在水流經(jīng)過彎道的時(shí)候，由于彎道的不同，其中所產(chǎn)生的離心力也有著不同，由于其中離心力的存在，會使水流的的水面逐漸升高，并且偏向凹面，這個(gè)凹面根據(jù)渠道的具體情況，會形成一定的傾斜角度，這個(gè)傾斜角度就被稱為橫比將JR,在水流經(jīng)過彎道的時(shí)候，其中在水面逐漸偏向凹面的過程中，水靈經(jīng)過彎道最中間的

3、時(shí)候，是其中橫比將值最大的時(shí)候，隨著水流漸漸過去彎道,橫比降的數(shù)值也會漸漸的減少；在水流經(jīng)過彎道進(jìn)口凸面的時(shí)候，水面處于最低的位置，在水流經(jīng)過彎頂以下的凹面的時(shí)候，水面處于最高點(diǎn)。在對彎道水面的橫比將進(jìn)行描述的時(shí)候，有著這樣幾個(gè)公式：首先是羅索夫斯基公式在這個(gè)公式里面Jr代表著水面的橫比降：Vcp為在水流進(jìn)入彎道的時(shí)候，垂線的平均流速；αO為流速垂線的分布不平均系數(shù)；τO為來自河底的橫向阻力；r為彎道的半徑；p為水的密度；g為垂力加速度。在這個(gè)公式中我們可以看出，要想對水面的橫比降進(jìn)行計(jì)算，其中需要多個(gè)方面數(shù)據(jù)的共同支持，但是這個(gè)公式在實(shí)際的運(yùn)用中仍舊是不精準(zhǔn)的，其

4、中的河底橫向阻力和系數(shù)都不能進(jìn)行有效的確定。通過具體的試驗(yàn)可以得出，這個(gè)公式在運(yùn)用中，得出的數(shù)據(jù)一般比實(shí)際情況要小，在這種情況下，我們可以引入另外一種公式：張紅武公式。這個(gè)公式在實(shí)際的運(yùn)用中，在河床的粗糙程度的影響下,所表現(xiàn)出來的結(jié)果與實(shí)際的資料數(shù)據(jù)相差較小，具體的公式如下：在這個(gè)公式中，克服了來自河底處為負(fù)無窮犬的缺陷，使得公式在具體的應(yīng)用當(dāng)中，有著較好的計(jì)算效果。3、在水流經(jīng)過彎道而形成的橫比降當(dāng)中，能夠引起彎道斷面的橫向壓力差，這種壓力差的均勻分布和流速的不均勻性，在水渠的彎道斷面上產(chǎn)生了縱軸環(huán)流，這樣的縱軸環(huán)流與經(jīng)過的水流進(jìn)行碰撞匯合之后，能夠形成水的螺旋。在這種彎道環(huán)流流速沿

5、垂線的分布當(dāng)中，也出現(xiàn)了許多相應(yīng)的公式，這些公式各個(gè)有各的特點(diǎn)，對于水流過程中的各種參數(shù)也有不同的參考，導(dǎo)致其結(jié)果也會有著不同，其中，最具有代表性的波達(dá)波夫公式和馬卡維耶公式。在這兩個(gè)公式的計(jì)算當(dāng)中，前者主要是利用N?S方程，來得出來二次元的情況下，水流的運(yùn)動(dòng)公式，利用這個(gè)公式建立拋物線模型，最后得出的環(huán)流流速垂線分布公式；而后者主要是基于橢圓型分布的環(huán)流公式，但是在這個(gè)公式的實(shí)際應(yīng)用中，由于公式中的計(jì)算過于復(fù)雜，其中的變量過多，對于其中常量的推算，也顯的粗糙，這樣的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的測量結(jié)果相比，浮動(dòng)較大。4、環(huán)流流速的沿程分布。在水流經(jīng)過水渠彎道的吋候，這樣的水流被成為環(huán)流，而環(huán)流的

6、沿程分布指的是，水流經(jīng)過整個(gè)彎道的吋候，其中流速的變化。在前面水面橫比降中提到，在水流經(jīng)過彎道中間之后，由于彎道弧度的慢慢減小，其中產(chǎn)生的離心力也會減少，其水面橫比將會慢慢減弱，在這種情況下,環(huán)流的流速也會根據(jù)水面橫比降的變化而變化。根據(jù)水流在彎道中的整個(gè)流動(dòng)過程，包括其中離心力的大小和水面橫比降的變化，針對這種情況，人們對于處于不同位置的水流進(jìn)行了流速的計(jì)算，這些計(jì)算是從水流進(jìn)行彎道開始，在彎道消失，離心力也同樣消失后而結(jié)束了，通過對整個(gè)過程的計(jì)算，可以得出整個(gè)環(huán)流沿程衰亡的規(guī)律，通過對其中的結(jié)果數(shù)據(jù)和規(guī)律進(jìn)行圖表繪制，可以清楚的了解整個(gè)水流在彎道中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在對水面橫比降、彎道環(huán)

7、流流速的分布、和環(huán)流流速的沿程分布等進(jìn)行公式計(jì)算之后，通過其中的數(shù)據(jù)，人們可以對明渠水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行具體的掌握，以此運(yùn)用到人們的生活當(dāng)中。對明渠彎道水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行測量在上述的公式中，通過對其中的主要影響因素進(jìn)行計(jì)算，可以掌握明渠彎道水流的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但是在公式的計(jì)算中，需要水流在經(jīng)過彎道的過程中,所表現(xiàn)出來的各種數(shù)據(jù)作為支持，才能進(jìn)行公式計(jì)算。在這種情況下，就需要人們根據(jù)具體的明渠彎道情況，對其中的參數(shù)和系數(shù)進(jìn)行具體測量。測量的方法和使