Manning公式 — CAE用语解说

Manning公式是V=(1/n)R^(2/3)S^(1/2)，用于求解开渠平均流速的经验公式。n是粗糙系数，R是径深（断面积/润周长），S是水面坡度。这个公式在土木工程河道设计中已使用100多年，是经久不衰的公式。

河床材质有参考值。混凝土水渠n≈0.013，自然河流砂砾底部n≈0.025～0.035，长草氾滥原n≈0.05。这是一个需要现场经验的领域，通过参考值表或照片集进行比较来确定。

Manning公式是断面平均的一维计算，所以速度快很方便。河道全局水位计算可以用HEC-RAS这样的一维模型和Manning公式。对于桥墩周围冲刷等局部流动的详细分析，则切换到CFD（三维）。

在OpenFOAM等三维CFD中设置壁面粗糙度（roughness height ks）时，有时会从Manning的n经验值换算成等效粗糙度来使用。在河道工程中，通过对比一维的Manning公式结果和三维CFD结果来验证一致性是常规做法。

简单的经验公式经过现场磨练后就会很强大。首先可以用矩形水渠对Manning公式和CFD进行比较。