公路排水设施中常见小尺寸、小流量的粗糙明渠，明渠水流不仅拥有自由表面，还具有三维性和湍动性的特点。由于明渠流动的复杂性，通过理论计算或实验手段求解或观察流场，有一定的困难。因此，如果能够很好地利用数值模拟解决这类问题，不仅可以对明渠流进行更深层次的研究，指导工程实际，还可以节省人力、财力和时间。 本文采用数值模拟方法，对不同坡度和粗糙度的明渠流进行研究，主要的研究工作和成果有： 1．对明渠流的研究现状，以及湍流模拟和自由表面追踪技术的发展作了比较全面的回顾和展望。 2．选用RNGk-ε双方程湍流模型，并引入水气两相流的VOF模型，利用几何重建格式迭代生成自由水面，对计算区域进行结构化网格划分，采用有限体积法离散方程，选择SIMPLEC方法对压力场和速度场进行耦合计算，建立了明渠流的数值模型。 3．二维模型的水入口分别采用常数流速分布和对数流速分布，模拟结果表明，水入口采用对数流速分布，可以有效地缩短水流从入口到形成完全发展湍流的过渡段长度，同时给出了流速分布的经验公式。 4．为控制网格数量、提高三维模型的计算效率和精度，对不同计算区域采用不同疏密程度的网格，水面线附近网格密，空气部分网格稀。 5．分析了三维模型入口和出口边界条件对水流的影响，得出水流流速沿垂向分布和垂线平均流速沿横向分布的经验公式，给出了不同粗糙度条件下，确定公式系数的经验关系式。