泥沙沉速学习公式

1、泥沙沉速公式研究泥沙沉速时很多方法都是从球体出发，但天然泥沙其实不是球体，它在下沉时碰到的阻力比球体大，其阻力系数平时依如实验确定，关于泥沙的沉速，中外学者提出很多计算公式。岗恰洛夫公式(1)层流区(D):S1.068gD(3)过渡区(D)：考虑层流区和紊流区沉速公式的结构形式，认为在过渡区来说，几个主要变量的次方，应该介于层流区与紊流区之间。考虑量纲法规获取过渡区沉速公式g2/32/3SD1/3反响粒径和温度变化改变粘滞性影响的一个附加因素。D0=，计算时D应与D0的单位一致。沙玉清公式（1）层流区(D2)：S1.14gD（3）过渡区(D2)：引进两个无因次判数，一个名为沉速判数Sa，是沙粒

2、雷诺数D/及阻力系数CD的函数。1/3DSa41/33CD1/3Sg1/3另一个名为粒径判数，是沙粒雷诺数与沉速判数的函数。1/3g1/3SDD2/3Sa适用条件：当粒径为到时张瑞瑾公式泥沙下沉时的有效重力WK1(S)D3K1为泥沙体积系数泥沙下沉时颗粒所受阻力FK2DK3D22K2和K3都是无因次系数由W=F获取1K21K22K1S2K3D2K3DK32C1DC2SgDC1D并经过大量的泥沙实测资料得出:gDC1=,C2=则213.951.09SD此公式可满足层流区、紊流区和过渡区的要求。（1）层流区：21SgD.62）紊流区：1.044SgD窦国仁公式gD13.95D既然在过渡区，绕流阻力

3、有表面阻力和形状阻力两部分组成，因此过渡区总阻力F总=F表+F形。绕流属层流状态时，由于泥沙颗粒背后不发生分别现象，在泥沙的表面全部处于滞性状态，泥沙所受的阻力是F表。当进入过渡状态时，泥沙表面一部分面积依旧碰到表面阻力F表，而剩下的那一部分的面积由于水流的分别现象，产生了形状阻力。依如实验观察，这个分别地域的大小，可以用分别角来表示。因此F表、F形有关。雷诺数ReD表示惯性力与粘滞阻力的比较关系，而过渡区绕流阻力的变化过程正是粘滞阻力和惯性阻力的互相消长过程，因此这个分别角应该与雷诺数有关=f(ReD)。随着ReD的增大而增大，但增添率随ReD的增大而减小。用微分方程表示即dAReDdReD

4、AlnReD（A比率系数常数）积分后C（C积分常数）=lg4ReD当ReD时，泥沙周围没有分别现象，这时=0，绕流呈层流状态。当ReD350时，泥沙周围充满着涡体，此时=，绕流呈紊流状态。把这两个界线条件代入获取：C=；A=2.30.434lnReDlg(4ReD)0.25（以弧度计）但规定ReD350，取=。建立F表、F形之间的关系F表K3D(13ReD)表面阻力16K颗粒形状的修正系数。球体K=1；泥沙K=4/3。关于泥沙表面受粘滞阻力作用的修正系数，实际上是分别区外的球冠面积与整个球面积的比值。球冠面积2rhDDDcosD21cos222过渡区阻力系数：C32(13R)1(1cos)1.

5、2sin2DR16eD2eD泥沙在水中的有效重力：WD63(S)令W=F总，解出：41SgD332312R(116ReD)2(1cos)1.2sineD适用条件：ReD=350;=0。当T=15，相应泥沙直径D=。当ReD350，取=。泥沙的起动流速公式泥沙颗粒由静止状态转为运动状态时的临界水流条件，称起动的条件。起动流速：当用水流垂线平均流速来表示起动条件时，该流速称为临界起动流速。(1)无粘性平均沙的起动流速公式考虑的条件：泥沙粒径是平均的；颗粒之间没有粘结力促使颗粒运动的力是水流推移力FD和上举力FL，抗拒其运动的力是泥沙的有效重力W。FDCDa1D2u022gFLCLa2D2u022g

6、量纲为m/t2，a1=/4;a2=/4。CD，CL推移力及上举力系数。a1，a2垂直于水流方向及铅直方向的沙粒面积系数。Wa3(S)D3a3沙粒的体积系数，a3=/6，S：沙粒的容重。如沙粒采用转动形式起动，则起动临界条件的动力平衡方程为K1DFD+K2DFL=K3DW式中K1D、K2D、K3D为FD、FL、W的相应力臂，获取：22K1DCDa1D2U0K2DCLa2D2U0K3Da3(S2g2gU2U2K1C0K2CLa20K3a3(Da1g2gS222K3a3(S)gDU0(K1CDa1K2CLa2)D3)D2K3a3SU0U0CK2CLa2K1CDa1U0C表示起底流速（或临界底流速）用

7、垂线平均流速来表达代替底流速，采用指数流速分布公式有mUUhyhU垂线上某点（y点）的速度（时均值）gD该点走开床面的距离Uy=h处即水流表面流速h水深m指数1ymUhUhhUhhdy则垂线平均流速01m则Uh=（1+m）U，代入前式有U（1m)Umyh如取y=aD处的流速作为作用在沙粒上流速的平均值，有mU0(1m)amUDhUCSgDhmD为综合系数综合系数只有经过起动流速的试验资料反求。沙莫夫公式依照试验求得=，m=1/6。UC1.144SgD1/6hD关于天然泥沙平均重率为m3,上式可以简化为U04.6D1/3h1/6当床面大量起动时UC6D1/3h1/6适用范围D岗恰洛夫公式取对数形

8、式流速分布获取UC1.07lg8.8hSD95gD适用D=(2)粘性泥沙的起动流速公式窦国仁公式Uchsgh0.74lg11gd0.19Ksd1/2k公式单位为g、cm、s制。0.213104cm为薄膜水参数，可取k为粘结力参数kKs为河床粗糙度，2.56cm3/s2d0.5mm,Ks0.5mm0.05cmd0.5mm,Ksd张瑞瑾公式h0.147101/2Uc17.6sd6.0510hdd0.72其中C1=,C2=,s=,m=,参照粒径d=1mm,将以上参数代入式（3-11），并将公式中各变量均采用国际单位（kg、m、s制），得h0.141/2Uc17.6sd6.0510710hdd0.72唐存本公式Uc1hm13.2smdgd1/210sCs0d指数m关于天然河流为1/6，关于平展床面（如实验室水槽或d的天然河流）为m1d0.064.7h：考虑空隙在内的床面泥沙的实质干密度；s0：床面泥沙达到密实后的牢固干容重，其值为m3。C：粘结力系数，C2.8421