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粗糙壁面消力池作为一个新兴课题,目前的研究成果还较少。本文根据文献[28]、[29]、[30]和文献[33]的试验资料,分析了波状床面消力池和密排加糙消力池的水力计算方法,在文献[30]试验的基础上,通过数值模拟研究了均匀密排砾石床面水跃的水力特性。 分析了波状床面水跃区的流速分布规律,波状床面的流速分布可以用对数律表示,也可以用指数律表示。根据流速分布的对数律研究了波状床面消力池的边界层发展,首次提出了考虑壁面粗糙高度影响的边界层厚度的计算公式。通过边界层理论研究了波状床面消力池的壁面切应力、壁面阻力的计算方法,研究表明,波状床面的壁面切应力随着跃前断面流速的增大而增大:壁面阻力系数随着弗劳德数的增大而增大。给出了考虑壁面阻力系数的水跃共轭水深和水跃旋滚长度、水跃长度的新公式。研究表明,水跃共轭水深随着粗糙度的增大而减小;水跃长度随着弗劳德数的增大而增大,随着壁面粗糙度的增大而减小。 根据文献[33]的试验资料,研究了密排加糙消力池的水跃特性,给出了计算密排粗糙壁面水跃共轭水深、水跃长度、旋滚长度和消能率的计算公式。研究表明:密排加糙消力池的共轭水深为弗劳德数和相对粗糙度的函数;水跃长度与跃前和跃后断面水深、跃前断面弗劳德数和壁面粗糙度有关,随着壁面粗糙度的增大而减小;消能率随着壁面粗糙度的增加而增加,在2
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