• 封閉管道流動

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    封閉管道流動

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    流體力學中,封閉管道流動通常出現在下水道和下水道等地方,其中液體在封閉通道中連續流動,并且通道僅填充到一定深度。這種流動的典型例子是圓形和Δ形通道中的流動。封閉管道流動與開放通道流動的不同之處僅在于封閉通道流動中存在封閉頂部寬度,而開放通道的一側暴露于其周圍環境。封閉通道流動通常受通道流動原理支配,因為流動的液體在管道內具有自由表面。然而,邊界向頂部的會聚賦予流動一些特殊特性,例如封閉通道流動具有發生xxx排放的有限深度。出于計算目的,流動被視為均勻流動。曼寧方程、連續性方程(Q=AV)和渠道的橫截面幾何關系用于此類封閉渠道流量的數學計算。

    圓形通道內流動的數學分析

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    考慮一個直徑為D的封閉圓形管道,其中部分充滿液體。設2θ為角,以弧度為單位,由導管中心處的自由表面所對,流動特性Q/Q(full)和V/V(full)隨H/D比的變化如圖(b)所示。由式5可知Q/Q(full)的xxx值等于1.08在H/D=0.94時,這意味著對于部分滿的管道,觀察到通過管道的xxx排放速率。

    封閉管道流動

    類似地,V/V(full)的xxx值(等于1.14)也可以在H/D=0.81的管道部分滿載處觀察到。對這些結果的物理解釋通常歸因于Chézy系數隨水力的典型變化曼寧公式中的半徑Rh。然而,在計算這些值時,采取了一個重要假設,即曼寧粗糙度系數“n”與流動深度無關。此外,Q/Q(full)的維度曲線表明,當深度大于約0.82D時,在實踐中,通常將流量限制在0.82D值以下以避免兩個正常深度的區域,因為如果深度超過0.82D的深度,那么水面的任何小擾動都可能導致水面尋求交替的正常深度,從而導致表面不穩定。

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    1. 封閉管道流動
    2. 圓形通道內流動的數學分析

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