復(fù)式斷面明渠流能量及動量校正系數(shù)研究

曾 誠，邱 斐，丁少偉，周 婕，徐劍波，王玲玲，尹雨然

(1. 河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2. 華設(shè)設(shè)計集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014； 3. 河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院，江蘇 南京 211100； 4. 中國一冶集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430081)

復(fù)式斷面是平原地區(qū)河道斷面的常見形式。主槽和邊灘區(qū)域水體的水深和糙率差異，導(dǎo)致復(fù)式斷面內(nèi)的流速空間分布不均勻，采用平均流速進(jìn)行水力計算時誤差較大。引入能量和動量校正系數(shù)描述河道斷面流速分布的不均勻性，可提高水力學(xué)計算精度。國內(nèi)外多位學(xué)者對復(fù)式斷面的能量及動量校正系數(shù)進(jìn)行了試驗和理論研究。Luo等[1-3]先后通過水槽試驗進(jìn)行實測分析，研究表明能量與動量校正系數(shù)受灘槽水深比的影響較大，隨著水深比的增大，兩個系數(shù)逐漸減小。此外，能量與動量校正系數(shù)與斷面的對稱性及形態(tài)（包括寬度比、寬深比、斷面形狀等）有關(guān)。Pantelakis等[4]通過對希臘北部3條河流的實測，證實這兩個系數(shù)始終大于1，并且數(shù)值受水下植被和分區(qū)的影響。在數(shù)值模擬方面，前人的研究成果較少，Parsaie[5]利用單通道法（SCM）和分通道法（DCM）研究了能量校正系數(shù)與水深的關(guān)系，證明在考慮能量校正系數(shù)時，弗勞德數(shù)和比能數(shù)值更大。在國內(nèi)，陳界仁等[6]利用劃分單元求和方法計算了3種典型斷面的動量校正系數(shù)，并證明了動量校正系數(shù)是寬深比的函數(shù)。楊克君等[7]針對灘槽交界處的表觀剪切力進(jìn)行研究，論證了橫向動量校正系數(shù)和動能損失率與復(fù)式河槽斷面形態(tài)之間的關(guān)系。……