挟沙水流流速的垂线分布公式

流速分布规律的研究是揭示一般水流和高含沙水流动性的关键。本文在回顾以往研究成就的基础上，开展了理论及实验研究。以提出的紊流涡团模式为基础，得出了挟沙紊流速分布的公，大量实测资料的检验结果表明，该公式能较真空地描述出一般挟沙水流及高含沙紊流的流速分布变化规律，具有较大的使用价值。     

曼宁公式与对数流速公式的转换关系

本文采用综合论证法建立了Δ／Ｒ＝ｆ（ｎ√ｇ／Ｒ＾１／６）的关系，见正文式（１４），以现有的试验资料论证了该式在平整粗糙床面符合Δ＝Ｄｃｐ的规律，适用范围较宽（４＜Ｒ／Δ＜２５０００）。引用张长高的圆管紊流新模式，在式（１４）的基础上，改进了普朗特尔的标准对数模式，把明渠和圆管的紊流水力光滑区、过渡区以及粗糙区的平均流速公式、圆管流速分布公式统一为一式，对明渠流速分布统一公式进行了初步探讨，分析了边     

弯道纵向垂线平均流速的分布

本文从连续性方程的讨论出发,建立了沿垂线积分的弯道水流纵向运动方程.根据弯道水流纵向运动方程,提出了弯道水流纵向垂线平均流速计算公式.此公式获得了与弯道水流实测试验成果基本吻合的计算成果.由纵向垂线平均流速分布公式,进一步导出了水流出弯后流速调整段长度的计算公式.同时,根据理论公式,分析了各种因素对弯道水流平面特性的影响.     

样本容量对明渠垂线流速分布对数公式拟合的影响

针对明渠垂线流速分布测量样本容量对对数公式拟合的影响问题,通过水槽试验,应用激光多普勒测速仪,在0.2倍水深内布设110个点进行垂线流速测量;按相对等距原则,从110个测量数据中共生成11组不同样本容量的流速系列进行统计分析。结果表明:试验测得的垂线流速分布符合对数公式;对数公式拟合所得的摩阻流速、积分常数及其统计变量相关系数和变差系数随样本容量大小的变化而变化,当样本容量逐渐变大时,渐渐趋于稳定,符合统计理论的大数定律;合理反映垂线流速分布变化的试验,其测点需要一定的样本容量;试验得到的垂线流速在间距分布比较均匀的条件下,0.2倍水深内所需样本容量为50左右。     

高含沙明渠紊流光滑区f—Re关系与平均流速公式

本文根据水槽试验结果，从紊动与絮网结构相互影响的角度分析了光滑区内阻力系数ｆ与有效雷诺数Ｒｅ关系散乱的原因；通过分析ｆ与断面平均流速Ｖ的关系，建立了高含沙明渠紊流光滑区平均流速公式，并作初步分析。     

用指数流速分布导出的浓度分布公式

本文从悬移泥沙所需的能量来自紊动能量这一概念出发,指出了H.Rouse公式的物理内涵,从而用指数流速分布公式导出了相应的浓度分布公式,该式可以认为是Rouse公式的一种修正形式.最后,阐述了悬移质理论所得最后结果一致性的物理本质.     

逆坡水流垂线流速分布特征及其形成机理

天然河流中，常有自深水区向浅水区流动的逆坡水流。这种水流并不循环一般顺坡和平底河床中正常水流面层流速最大，中、底层流速渐小的垂线流速分布规律，而是中层流速最大，面层与底层流速相近的异常分布。异常分布的形成机理主要是：河底的逆向坡度造成沿流程水深不断减小，使水流受到来自河床的垂向挤压束狭作用，导致中底层水流流速大幅急剧增加，由于这种垂向挤压束狭作用是自河底向上递减的，故底层受到的束狭作用最大，但底层     

明渠水气二相流流速分布研究

为了实际应用的需要，根据前人的实验资料，建立了一套计算自掺气水流流速分布的半经验半理论方法，提出掺气对紊动有抑制作用，因而增大流速梯度，可使明渠水气二相流的最大流速比不掺气水流的最大流速有所增大，并导致近底流速指数分布中指数大于1／7。公式的计算结果与实验数据相比较基本一致。     

黄陵庙水文断面垂线流速分布特性研究

  为进一步利用天然河流实测资料检验垂线流速分布的指数与对数规律,采用多普勒剖面流速仪在黄陵庙水文断面中实测的不同垂线与不同流量情况下的瞬时流速资料,计算了时均流速的垂线分布,并与指数和对数流速分布公式计算的结果进行了比较分析。结果表明,黄陵庙水文断面不同垂线水流的时均流速分布符合对数与指数分布规律。然而,在不同水流与边界条件下,其指数公式中的指数大小与对数公式中的有关参数有所不同。通过对黄陵庙水文断面垂线流速分布特性的研究,丰富了对天然河流垂线流速分布规律的认识。     

自掺气水流流速分布

本文根据前人的实验资料，建立了一套计算自掺气水流流速分布的半经验半理论方法。提出了掺气对紊动有抑制作用，从而导致近底流速指数中指数大于1／7，并使自掺气水流的最大流速比不掺气水流的最大流速有所增大。公式的计算结果与实验数据相对比，结果基本一致。     

高含沙明渠紊流光滑区f－Re关系与平均流速公式

本文根据水槽试验结果，从紊动与絮网结构相互影响的角度分析了光滑区内阻力系数ｆ与有效雷诺数Ｒｅ关系散乱的原因；通过分析ｆ与断面平均流速Ｖ的关系，建立了高含沙明渠紊流光滑区平均流速公式，井作初步分析．     

水沙混合流的流速分布

基于水沙混合流的基本控制方程，考虑泥沙颗粒间相互作用形成的剪切应力，引入局部化ＭｏｎｉｎＯｂｕｋｈｏｖ长度尺度以计入密度分层浮力效应，建立了明渠定常、均匀水沙混合流流速分布的严格理论模式，理论结果与实测资料吻合甚好，该模式普遍适用于低含沙量和高含沙量流动．本文的分析支持基于ＶｏｎＫａｒｍａｎ常数不变之观点     

高低含沙水流流速分布的统一规律

作为自然界中普遍存在的一种典型的固液两相流,挟沙水流流速分布具有与清水不同的变化规律。本文明确挟沙紊流(无流核)为研究对象,通过天然沙挟沙水流流速试验,首先分析紊动状态下高、低含沙水流流速分布特点;在此基础上,通过引入同时反映含沙量和颗粒级配影响的相对黏度指标,分析高、低含沙紊流的卡门常数κ统一规律及其表达式,由此将高、低含沙水流流速分布统一于卡尔曼-勃兰德尔对数流速分布公式上,并应用室内粉煤灰等试验资料分别验证了卡门常数κ及卡尔曼-勃兰德尔对数流速分布公式的合理性和可靠性;本项研究成果对进一步揭示高、低含沙水流的水流结构与输沙机理以及对河道整治规划设计具有重要的现实意义。     

挟沙水流指数流速分布规律

本文通过分析一般挟沙水泷和高含沙水流的实测资料，研究了浑水中指数流速沿垂线分布的规律。结果表明，古沙量小于250kg／m^3时．指数m随含沙量增加而有所增加；古沙量大于500kg／m^3后，衔I殖古沙量增加而减少；古沙量介于二者之间时，m变化较小，一般为1／5～1／4。此外．文中还对有关问题进行了讨论。     

逆坡水流垂线流速分布特征及其形成机理

天然河流中，常有自深水区向浅水区流动的逆坡水流，并不遵循一般顺坡和平底河床中正常水流面层流速最大，中、底层流速渐小的垂线流速分布规律，而是中层流速最大，面层与底层流速相近的异常分布，异常分布的形成机理主要是：河底的逆向坡度造成沿流程水深不断减小，使水流受到来自河底的垂向挤压束狭作用，导致中底层水流流速大幅急剧增加，由于这种垂向挤压束狭作用是自河底向上递减的，故底层受到的束狭作用最大，但底层水流受河床阻力影响也最大，使流速的增值反比中层水流小，从而形成中层流速最大的异常现象，又由于过去的流速分布表达式没有考虑河床地形（特别是逆向坡度）对流速分布的影响，故本文提出了引入修正系数的流速分布表达式，从而扩大了流速分布公式的适用范围。     

明渠含沙水流的垂线流速分布特性研究

 为了进一步研究明渠中含沙水流的垂线流速分布规律,在水槽系统中对明渠恒定均匀含沙水流进行了系列试验,利用实测流速资料,计算分析了时均流速的垂线分布。结果表明：在宽深比比较小的明渠中对最大流速点修正的对数公式可以很好地符合实测数据;水槽中心位置的卡门常数要比其边壁附近的小;卡门常数随着含沙量的增加而减小。通过对明渠含沙水流垂线流速分布特性的研究,增强了对明渠含沙水流垂线流速分布规律的认识。