曼寧公式是一個用於估算液體在明渠中流動的平均流速的經驗公式。它廣泛套用於物理計算和水利建設等領域。曼寧公式的表達式為:
Q=C\frac{A}{m}S^{\frac{1}{2}}
Q=C\frac{A}{m}S^{\frac{1}{2}}
其中,
QQ 是流量(立方米/秒);
CC 是謝才係數;
AA 是過水斷面面積(平方米);
mm 是糙率或粗糙係數;
SS 是水力坡度或坡降。
曼寧公式的局限性在於,它是一個經驗公式,其計算結果受到一定條件的限制。特別是在使用平均水深代替水力半徑時,需要滿足特定條件。此外,曼寧公式中未考慮雷諾數的影響,這是因為在提出該經驗公式的過程中,大多數試驗是在阻力平方區進行的,而在該區域內,沿程阻力係數與雷諾數無關,僅與壁面的相對粗糙度有關。
糙率mm(也稱為粗糙係數)是一個綜合反映管道或渠道壁面粗糙情況對水流影響的係數。它的值通常通過實驗數據測得,使用時可以查閱相關表格獲取。
曼寧公式與謝才公式的關係可以通過謝才係數CC 來建立聯繫。謝才係數C的表達式為C=R^{\frac{1}{6}}/nC=R^{\frac{1}{6}}/n,其中RR 是水力半徑,其值為過水截面面積除以濕周長。
總的來說,曼寧公式因其形式簡單和計算成果準確而被廣泛套用於明渠均勻流的計算中。糙率n的值可以通過查閱水力學計算手冊或憑藉經驗來確定。