明渠流量計(jì)對(duì)工程問(wèn)題而言, 最為行之有效的方法屬于湍流模式理論, 這種理論為解決工程實(shí)際問(wèn)題提出, 其本身的發(fā)展又對(duì)湍流的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響. 近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算的時(shí)間大大縮短,為湍流模型的應(yīng)用提供了前提條件.湍流結(jié)構(gòu)的研究和不斷完善帶動(dòng)了人們對(duì)明渠中流動(dòng)結(jié)構(gòu)的了解, 對(duì)二維湍流而言, 其關(guān)鍵問(wèn)題歸結(jié)為對(duì)湍流切應(yīng)力的處理, 在1925 年提出動(dòng)量傳遞理論以及后來(lái)提出的自由剪切層模型、泰勒的渦量傳遞理論以及卡門的湍流局部相似理論等均通過(guò)混和長(zhǎng)度將湍流粘性系數(shù)與平均流場(chǎng)聯(lián)系起來(lái), 這些統(tǒng)稱為零方程模型. 其中,混摻常數(shù)理論被人們所廣泛接受, 并與實(shí)測(cè)資料符合較好. 從混摻長(zhǎng)度理論出發(fā), 可以得到著名的對(duì)數(shù)流速分布公式、指數(shù)分布公式以及尾數(shù)分布公式等.但是這些模型僅僅表示速度隨著與河床的垂向距離單調(diào)地增長(zhǎng), 而沒(méi)有考慮到最大速度通常發(fā)生在水的表面下. 由于明渠流量預(yù)測(cè)有要求時(shí)間短、計(jì)算量不大的特點(diǎn), 許多水利公式都是在零方程假設(shè)的前提下得到的. 在零方程模式的基礎(chǔ)上, 增加兩個(gè)湍流量的偏微分方程, 然后作適當(dāng)?shù)募僭O(shè)使方程封閉形成了“2”方程模式. 在所有的“2”方程模型中k2E模型應(yīng)用最為普遍, 另外雷諾應(yīng)力模型、代數(shù)應(yīng)力模型在流量計(jì)算中也得到了一定的應(yīng)用, 然而三維模型需要大量的時(shí)間來(lái)演算, 并大量的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)使得這些模型對(duì)工程任務(wù)來(lái)講并不是特別的有用,還處于實(shí)驗(yàn)階段, 有待進(jìn)一步的探索.
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