水流与壁面间切应力估计方法的比较研究.pdf

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1、水利水电技术第48卷2017年第7期水流与壁面间切应力估计方法的比较研究董宁澎1’2，李大勇3(1．河海大学水利水电工程学院，江苏南京210098；2．英国邓迪大学土木工程系，邓迪DDl4HN；3．河海大学水文水资源学院，江苏南京210098)摘要：精确估计水流与壁面间切应力在泥沙输移和水利工程安全方面具有重要意义。通过选取并整理文献数据。对现今七种主要的水流与壁面间切应力的估计方法在不同雷诺数的条件下进行评价和比较，发现总体上湍流动能外推法和雷诺应力外推法估计壁面切应力的可靠性和精确度最高，平均

2、相对误差分别为3．2％和5．2％。湍流能量法、湍流动能法和雷诺应力法次之，以壁定理的精确度最低，但其所需的数据较容易获取。二阶应力法的精确度取决于阻力系数的取值。其中，壁定理和二阶应力法的估计值偏高而更加安全，湍流动能外推法的估计值较为准确，而其余方法给出的估计值偏低。所得结果对不同条件下水流与壁面间切应力估计方法的选择以及直接测量仪器的校准有一定的参考价值。关键词：壁定理；二阶应力；湍流动能；雷诺应力；壁面切应力doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2017．07．013中图分类号

3、：TVl31．2文献标识码：A文章编号：1000-0860(2017)07-0074-06Acomparativestudyonmethodsforestimatingshearstressbetweenwaterflowandwall-surfaceDONGNingpen91”，LIDayon93(1．CollegeofWaterConservancyandHydropowerEngineering，HohaiUniversity，Nanjing210098，Jiangsu，China；2．Di

4、visionofCivilEngineering，UniversityofDundee，DundeeDDl4HN，UnitedKingdom；3．CortegeofHydrologyandWaterResources，HohaiUniversity，Nanjing210098，Jiangsu，China)Abstract：Accurateestimationontheshearstressbetweenwaterflowandwall·-surfacehasanimportantsignifica

5、nceintheas··pectsofsedimenttransportandsafetyofwaterworks．Sevenmainmethodsforestimatingtheshearstressbetweenwaterflowandwall-surfaceadoptedatpresentareevaluatedandcomparedhereinundervariousconditionsofReynoldsnumbersbyselectingandprocessingthedatafrom

6、therelevantliteratures：fromwhichitisfoundoutthatSOfarasthereliabilityandaccuracyarecon．eemed．theextrapolatedturbulentkineticenergymethodandtheextrapolatedReynoldsstressmethodarehiishestforestimatingtheshearstressonwall—surfacewiththemeanrelativeeITOrs

7、of3．2％and5．2％respectively：andthentheturbulentkineticen．ergymethod，TKmethodandReynoldsstressmethodtakesecondplace；furthermore，theaccuracyofmethodofthelawofwallislowest．ofwhichthenecessarydataarepronetobeobtainedyet．neaccuracyofthequadraticstressmethodd

8、ependsonthevalueofresistanceeoefficient．Inwhich．theestimatedvaluesfrombothtllemethodsofthelawofwallandthequadraticstressmethodareslighflyhisher，butalemoresafe，whiletheestimatedvaluefromtheextrapolatedturbulentkineticenergymethodismoreaccurate，