已阅读5页,还剩47页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
水力学,第七章 明渠恒定非均匀流,产生明渠均匀流的诸多条件中只要有一个条件不满足,明渠上将产生非均匀流动。 明渠非均匀流的特点是明渠的底坡线、水面线、总水头线彼此不平行, 。 水深沿程变化。,主要研究的任务:就是分析水面线的变化及其计算,以便确定明渠边墙高度,以及回水淹没的范围等。,为了区别,将明渠均匀流的水深称为正常水深,以h0表示。非均匀流的水深以h表示。,明渠水流的流态,缓流:水流流速小,水势平稳,遇到干扰,干扰的影响既能向下游传播,又能向上游传播,急流:水流流速大,水势湍急,遇到干扰,干扰的影响只能向下游传播,而不能向上游传播,明渠非均匀流的一些基本概念,一、明渠水流中的三种流态,当 时,水流为缓流; 当 时,水流为临界流; 当 时,水流为急流。,二、明渠水流流态判别:,明渠水流中微波的相对波速,当 时,水流为缓流; 当 时,水流为临界流; 当 时,水流为急流。,流态判别数弗汝德数,定义弗汝德数:,临界流时, , 所以,弗汝德数的物理意义:,表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方,Fr愈大,意味着水流的平均动能所占的比例愈大。,表示水流的惯性力与重力两种作用的对比关系。急流时,惯性对水流起主导作用;缓流时,重力对水流起主导作用。,三、断面比能(断面单位能量),O,O,h,z0,z,o,o,O,O,z0,断面上单位重量液体所具有的总能量:,定义断面比能:,将各断面的基准面选择在过水断面的最低点的位置,此时所具有的总机械能称为断面比能Es。,则:,E与Es的区别 1) E在整个流程上为同一基准面 所以 E沿程总是减小 Es 不同断面的基准面不同,即沿程可升可降,或不变 2) E的基准面任意选取, Es的基准面为断面的最低点 3)两者相差一个位置高度Z0,表达式为:,当流量一定,过水断面的形状和尺寸又不变时:,断面比能曲线 :,上支,,下支,,时,,断面比能沿流程可能减小、增加或不变。,四、临界水深,断面比能最小值时所对应的水深,称为临界水深,临界水深的大小仅取决于流量和过水断面的形状、大小,而与明渠的底坡,糙率无关。,利用临界水深判别流态:,当 时,水流为缓流; 当 时,水流为临界流; 当 时,水流为急流。,临界水深的计算,矩形断面明渠时:,单宽流量,梯形断面明渠时:,试算法,图解试算法,图解法:查附图,五、陡坡、缓坡、临界坡,当均匀流水深正好等于临界水深时,相应的底坡称为临界底坡 。,影响临界水深hk的因素:流量、断面形状及尺寸,影响正常水深h0的因素:流量、断面形状及尺寸、糙率、底坡,临界流,均匀流,时,临界坡;,水流应满足明渠均匀流和临界流的关系:,临界底坡的计算公式:,明渠水流流态的各种判别方法,例7-3,例7-5,明渠非均匀急变流现象水跌与水跃现象,当明渠水流从缓流状态过渡到急流状态时,水面急剧下降的局部水力现象,称为水跌现象。,当明渠水流从急流状态过渡到缓流状态时,水面突然跃起的特殊的局部水力现象,称为水跃现象。,急流,水跌简介,水流由缓流过渡到急流称为水跌。由于 急变流的水面变化规律与渐变流不同, 水流流线很弯曲,实际上跌坎断面的水 深hD约为0.7hK,而水深等于hK的断面 约在跌坎断面上游(34)hK处 。,控制断面,水跃的特点,水跃是典型的明渠急变流。 1)水跃组成:表面旋滚 + 扩散主流 跃前水深h(hk)称为共轭水深。水流经水跃区由急流变成缓流。 2)水跃消能:表面旋滚区和扩散主流区之间存在剧烈的质量、动量和能量交换 ,有很强的消能特性。,棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析,几点说明:,1. 可能出现的情况及其水面曲线的形状特征,若 ,则水深沿流程增大,水面为壅水曲线 若 ,则水深沿流程减小,水面为降水曲线 若 ,则水深沿程趋于不变,水面趋向于均匀流的水面 若 ,则水面趋向于水平面 若 ,则水面与流向趋于重直,明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式,水深h(或水位z)沿流程的变化情况,明渠渐变流水面曲线分析,几个概念 N-N线:以正常水深 h0 绘出的均匀流水面线。 K-K线:以临界水深 hk 绘出的水面线。 明渠底坡分类: 正坡(i0) 能发生均匀流 平坡(i=0) 不能发生均匀流 负坡(i0) 不能发生均匀流,2.影响水深沿程变化的因素,底坡i,流态Fr,用hk直观反映,i0时,比较h与h0,3.明渠流的分区 : 均匀流的正常水深线N-N 线,距渠底hk的临界水深线K-K 线,可把渠道划分成三个不同的区域,如图: a区:hho 且 hhk b区:h0hhk 或 h0hhk c区:hh0 且 hhk,a1,a3,a2,b1,b2,b0,b,c1,c2,c3,c0,c,缓坡a区的水面线分析,该区实际水流的水深,壅水曲线,向上游,以N-N线为渐近线,向下游,以水平线为渐近线,a1,缓坡b区的水面线分析,该区实际水流的水深,降水曲线,向上游,以N-N线为渐近线,向下游,与K-K线有成垂直的趋势,b1,缓坡C区的水面线分析,该区实际水流的水深,壅水曲线,向下游,与K-K线有成垂直的趋势,向上游水深受来流条件所控制。,各类水面曲线的型式及十二条水面线的规律:,a、c区为壅水曲线;b区为降水曲线,当hh0时,以N-N线为渐近线;,当hhk时,与K-K线有成垂直的趋势;,当h时,以水平线为渐近线,变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析(一),第一步:定出各段渠道上的K-K线与N-N线(正坡时);,第二步:分析变坡渠道上、下游的水流流动情况,定出控制水深;,第三步:画出非均匀渐变流的水面线,b1,变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析(二),a1,b1,b2,变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析(三),b0,b2,b0,b2,变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析(四),当闸门下游平坡渠段L的大小变化时,水面线会出现哪些形式?,明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算,分段求和法,计算公式,计算方法:,首先将明渠划分成若干流段,然后由流段的已知断面求未知断面,逐段推算。,根据不同情况,实际计算可能有两种类型:,(1)已知流段两端的水深,求流段的距离s,(2)已知流段一端的水深和流段长s,求另一端断面水深,
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 人教版八年级上册数学期末考试试卷及答案
- 美术人教版七年级上册教案设计
- 四边形课件制作人教版教学实践与创新分享
- 【课件】Unit2+Section+A+(2a~2e)课件人教版英语七年级上册
- 2024主体清包合同消防工程
- 四川省各地市2023-中考数学真题分类汇编-03解答题(提升题)知识点分类③
- 南昌一中教育集团八年级下学期语文期中阶段性学习质量检测试卷
- 第七中学大学区九年级上学期语文期末考试试卷
- 2024年石材供货合同范本
- 2024度全国监理工程师考试建设工程合同管理试卷及答案
- 《我们不乱扔》课件
- 避雷针保护半径一览表
- 助产士在孕产妇营养与生活方式指导中的助产安全
- 医院体检管理系统需求说明
- 员工自愿离职电子申请书文本5篇
- 地球上的星星(关注自闭症儿童)
- 学校教师获奖情况登记表
- 研究生学术报告评价表
- 第1课 社会主义在中国的确立与探索【中职专用】高一思想政治《中国特色社会主义》(高教版2023基础模块)
- 改革开放简史智慧树知到课后章节答案2023年下北方工业大学
- 人教版四年级数学上册【分层训练】3.4 画角 四年级上册数学同步练习 人教版(含答案)
评论
0/150
提交评论