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理论2学时。第6章明渠流动第6章明渠流动

明渠是除管道以外输送液体的主要方式。人工明渠的形状比较规则，流动规律可控，易于用流体力学理论进行分析。研究明渠流动一般从人工明渠入手6.1明渠

明渠流是指流体在地心引力作用下形成的重力流动。其特点是渠槽具有自由表面，自由面上各点均受相同的大气压力作用，相对压力为零。因此，又称明渠流为无压流。

明渠流的流动状态，也有层流或紊流，定常流或非定常流，均匀流和非均匀流之分。明渠的流动状态也用雷诺数判断，即

6.1明渠

在一个均匀的流动是定常的，该状态在横截面形状、梯度和壁一定时，通过长直通道时，在任意位置上水的深度相等的。相反，在不均匀的定常流时，水的深度在流动方向是改变的。6.1明渠

水力坡度线和水面的高度线是一致的，如图6-3所示。

6.1明渠6.2均匀流的平均速度公式第6章明渠流动

6.2均匀流的平均速度公式

（6-6）6.2均匀流的平均速度公式

（6-8）

6.2均匀流的平均速度公式

6.2均匀流的平均速度公式【例6-1】在明渠的均匀流动中，坡度和渠壁面的摩擦系数一定，由式（6-8）知，水力平均深度越大，其流速也越大。当明渠横断面积A一定时，水力平均深度最大的断面形状为明渠的水力最佳断面形状。图6-6是等边三角形，求该三角形的最佳形状。

6.3缓流、急流和临界水深第6章明渠流动

（6-14）

6.3缓流、急流和临界水深

6.3缓流、急流和临界水深

6.3缓流、急流和临界水深

6.3缓流、急流和临界水深

6.4水跃和水跌第6章明渠流动

水跃是明渠水流流态从急流过渡到缓流时发生的局部水力现象，水跌是从缓流过渡到急流时发生的局部水力现象，均属于非均匀急变流。6.4.1水跃

6.4.1水跃

6.4.1水跃

6.4.1水跃水跃的高度可用动量定理求出。

取一包含水跃的矩形控制体，如图（6-13）虚线框所示。

6.4.1水跃

6.4.1水跃6.4.2水跌6.4水跃和水跌

在具有缓坡的明渠中，当底坡突然变为急坡或下游截面突然扩大（如跌坎、陡壁）时，由于水面急剧下降而形成水跌。

6.4.2水跌

如果继续降低，则为急流状态，能量反而增大，这是不可能的。跌坎上最小水深只能是临界水深。

6.5堰流

堰是在明渠中人为建造的一种挡水溢流障碍物。堰流的共同特征是：在堰的上游发生壅水，水流溢过堰顶，在堰的下游发生水跌。在水利工程中广泛应用堰和堰流控制泄水，在实验室里主要用于流量测量。

第6章明渠流动1.薄壁堰

在明渠的横截面上放置一适当高度的薄板（通常把上缘迎水面做成切口），称为薄壁堰，如图6-17a所示。2.实用堰

实用堰在工程上常作为挡水和泄水的溢流坝，应用广泛。3.宽顶堰宽顶堰在工程上

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