非对称复式断面明渠水流特性的试验与数值模拟研究

"非对称复式断面明渠水流特性试验与数值模拟 (2007年)" 是一篇由槐文信、梁爱国、杨中华和沈洁发表在《华中科技大学学报(自然科学版)》上的科学研究论文，属于自然科学领域。该论文通过试验研究和数值模拟探讨了非对称复式断面明渠水流的特性和流动行为。 这篇论文的核心内容主要集中在以下几个方面： 1. **试验方法**：研究团队使用三维超声测速仪（3-DMicroADV）对非对称复式断面明渠水流的流场特性进行了实地试验。这种仪器能够精确测量流体中的速度分布，为理解和分析水流提供了重要数据。 2. **数值模拟**：采用Launder和Ying的雷诺应力模型（L-Y雷诺应力模型）处理水面和固壁边界条件，结合混合有限分析法，对复式断面明渠中的二次流流动进行了数值模拟。这种方法能够有效地模拟湍流和边界效应，从而验证了数值计算和边界处理技术的可靠性和合理性。 3. **流动特性分析**：通过对试验和数值模拟结果的对比，研究者深入分析了复式断面明渠中二次流的流动结构。他们揭示了二次流的速度矢量分布、主流流速等值线以及沿水深的主流流速分布。这些分析有助于理解水流的动力学行为。 4. **关键发现**：研究指出，在自由水面上，主流速度存在下降现象，这是非对称复式断面明渠特有的流动特征。此外，二次流最显著的位置出现在明渠主槽与浅滩的接合部，这一发现对于明渠设计和水流控制具有实际意义。 5. **学术价值**：该论文的贡献在于提供了一种处理复杂水道流动问题的新方法，并对复式断面明渠的流动特性进行了深入研究，为水利工程、环境流体力学等领域提供了理论依据。 关键词：复式断面明渠，二次流，超声测速仪，雷诺应力模型。 这篇论文不仅展示了实验与数值模拟相结合的科学研究方法，还强调了在复杂水道流动问题中的新发现，对于水力工程师、水利科学家以及相关领域的研究者具有重要参考价值。