封闭管道流动

在流体力学中，封闭管道流动通常出现在下水道和下水道等地方，其中液体在封闭通道中连续流动，并且通道仅填充到一定深度。这种流动的典型例子是圆形和Δ形通道中的流动。封闭管道流动与开放通道流动的不同之处仅在于封闭通道流动中存在封闭顶部宽度，而开放通道的一侧暴露于其周围环境。封闭通道流动通常受通道流动原理支配，因为流动的液体在管道内具有自由表面。然而，边界向顶部的会聚赋予流动一些特殊特性，例如封闭通道流动具有发生xxx排放的有限深度。出于计算目的，流动被视为均匀流动。曼宁方程、连续性方程(Q=AV)和渠道的横截面几何关系用于此类封闭渠道流量的数学计算。

考虑一个直径为D的封闭圆形管道，其中部分充满液体。设2θ为角，以弧度为单位，由导管中心处的自由表面所对，流动特性Q/Q(full)和V/V(full)随H/D比的变化如图(b)所示。由式5可知Q/Q(full)的xxx值等于1.08在H/D=0.94时，这意味着对于部分满的管道，观察到通过管道的xxx排放速率。

类似地，V/V(full)的xxx值（等于1.14）也可以在H/D=0.81的管道部分满载处观察到。对这些结果的物理解释通常归因于Chézy系数随水力的典型变化曼宁公式中的半径Rh。然而，在计算这些值时，采取了一个重要假设，即曼宁粗糙度系数“n”与流动深度无关。此外，Q/Q(full)的维度曲线表明，当深度大于约0.82D时，在实践中，通常将流量限制在0.82D值以下以避免两个正常深度的区域，因为如果深度超过0.82D的深度，那么水面的任何小扰动都可能导致水面寻求交替的正常深度，从而导致表面不稳定。