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流经等截面直圆管的湍流是理论研究和工程应用中最主要的流动形式之一，对它的研究是湍流研究中一个古老而常新的课题。它不仅可以促进对众多湍流基本现象和湍流发展机理的了解，完善湍流模型，而且也可以优化其在工程领域中的应用。本文的目的就是利用入口挡环进一步探索充分发展的圆管湍流，通过实验和数值模拟对圆管湍流的若干基本规律，如平均速度分布、相对湍流强度、对数定律、冯·卡门常数和再附着长度等进行详细的研究，以填补前人研究中的一些空白，并获得更深入的了解。 本文完成的主要工作有： 1．建立了直径为112mm和67.8mm的圆管湍流实验台，实验雷诺数范围为2000到3.6×105。采用新的离壁距离标定方法，在入口处设有改变扰动强度挡环的条件下，利用热线仪在管长x／D约为125的范围内完成了七个不同管流截面上的35个轴线方向速度分布的测量工作。 2．在实验结果的基础上提出了普朗特摩擦系数关系式的新系数，与常用的摩擦系数关系式相比，扩大了普朗特摩擦系数关系式的雷诺数应用范围。利用管流的积分方程，深入探讨了摩擦系数关系式的系数和对数定律常数之间的关系，进一步分析了低雷诺数对摩擦系数关系式的影响。 3．在壁函数和κ-ε模型的基础上，采用了变模型常数Cεl和变混合长度lm的方法对入口处带有挡环的圆管湍流模拟计算进行了修正。比较不同修正方法下的圆管湍流计算结果，尤其是回流区域和再附着长度的模拟结果表明：变模型常数的κ-ε模型有效地的增加了近壁区域的湍能耗散率，使再附着长度的计算结果更接近于实验结果。 4．利用变模型常数的κ-ε模型针对不同尺寸的挡环进行了再附着长度的模拟计算，在实验雷诺数范围内，建立了入口处挡环对再附着长度影响的变化曲线，分析了再附着长度在不同的管流流动状态下相对于雷诺数的变化情况。—— 5．介绍了利用积分方程确定圆管湍流中冯·卡门常数的方法，并详细分析了重叠区域中冯·卡门常数的变化情况，提出了冯·卡门常数在重叠区域中是雷诺数或卡门数函数的新结论。 6．进一步探讨了轴线速度分布中对数定律的存在和轴线上相对湍流强度的变化情况。介绍了湍流不变量图在圆管湍流研究中的应用，分析了离壁距离和雷诺数对管流湍流结构的影响。 7．全面比较了入口挡环对管流和渠道流中湍流发展过程的影响，发现两者在多方面均存在着一致性。在大雷诺数情况下，在流动处于发展阶段的管长范围内，流动中心处的相对湍流强度在入口挡环作用下偏离了稳定状态。不同尺寸的挡环对流动中心处相对湍流强度的影响不同，实验结果表明，20％挡环是形成充分发展圆管湍流的最佳尺寸。 8．详细分析了管流湍流人口长度的影响因素，提出以临界雷诺数为基础变量的新湍流入口长度经验公式。