明渠湍流对数律的诊断函数分析

论文摘要

明渠水力学的传统观点认为,明渠湍流平均流速分布的对数律是与Reynolds数和Froude数无关的普适律。由于Karman常数与摩阻流速难以分离,且平均流速分布与对数律的偏离是一个渐进过程,因此导致目前对对数区的范围以及Karman常数的取值存在较大争议。该文引入诊断函数分析了高频粒子图像测速系统（PIV）测量所得光滑明渠恒定均匀湍流数据。当平均流速分布严格满足对数律时,诊断函数为常数。分析结果表明,在该实验的Reynolds数条件下,诊断函数在全水深都不存在水平段,即平均流速分布没有严格意义的对数区。根据实验和直接数值模拟的结果趋势推测,随着Reynolds数增加,流速分布将会出现严格意义的对数区,并且其范围会逐渐增大。当Reynolds数足够大时,明渠湍流的Karman常数将落在0.334和0.415之间,对数区范围将小于76<y+<0.5 Reτ。

论文目录

• 1 实验和方法
•   1.1 实验系统和实验条件
•   1.2 方 法
• 2 结 果
•   2.1 湍动统计参数
•   2.2 诊断函数
•   2.3 Karman常数
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 钟强,郑枫川,杨宇晨,邓兆宇

关键词: 明渠,湍流,对数律,诊断函数

来源: 清华大学学报(自然科学版) 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 中国农业大学水利与土木工程学院,中国农业大学北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心

基金: 国家自然科学基金项目(51809268),北京市大学生创新性实验计划(2018bj103)

分类号: TV133

DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.22.036

页码: 999-1005

总页数: 7

文件大小: 2188K

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