工程流體力學課件6明渠水流的兩種流態(tài)及其轉(zhuǎn)換(已修改)
2024-12-20 09:00 本頁面
【正文】 第 1章 流體及其主要物理性質(zhì) 第 2章 流體靜力學 第 3章 流體動力學基礎(chǔ) 第 4章 流動阻力和水頭損失 第 5章 孔口、管嘴出流及有壓管流 第 6章 明渠均勻流 第 7章 明渠水流的兩種流態(tài)及其轉(zhuǎn)換 第六章 明 渠 均 勻 流 第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 明渠均勻流特性及公式 第三節(jié) 水力最佳斷面及允許流速 第四節(jié) 無壓圓管均勻流 基本內(nèi)容 了解 明槽水流的分類和特征， 了解 棱柱體渠道的概念， 掌握 明槽底坡的概念和梯形斷面明渠的幾何特征和水力要素。 了解 明槽均勻流的特點和形成條件，熟練 掌握 明槽均勻流公式，并能 應(yīng)用 它來進行明渠均勻流水力計算。 理解 水力最佳斷面和允許流速的概念， 掌握 水力最佳斷面的條件和允許流速的確定方法， 學會 正確選擇明渠的糙率 n值。 掌握 明槽均勻流水力設(shè)計的類型和計算方法，能進行過流能力和正常水深的計算，能設(shè)計渠道的斷面尺寸。 ?教學內(nèi)容、重點及難點 第一節(jié) 概 述 明渠 是人工修建或自然形成的具有自由表面的渠槽。 明渠水流 分類 ： 明渠恒定流 明渠非恒定流 明渠 均勻 流 明渠 非均勻 流 明渠 非均勻 流 無 A A Q Cross section AA 人工渠道、天然河道以及 未被液流所充滿的管道 都是明渠流 . 明渠流與有壓流區(qū)別 有壓管流： ① 具有 封閉 的濕周； ② 壓力 是流動的主要動力。 明渠流： ① 具有 自由 水面（即水面壓強為大氣壓）； ② 重力 是流動的主要動力； ③ 明渠水面線即測壓管水頭線 一、明渠橫斷面 呈不規(guī)則形狀， 分 主槽和灘地 枯水 期：水流過主槽 豐水 期：水流過主槽和灘地 灘 地 主 槽 斷面確定：根據(jù)地質(zhì)條件 據(jù)渠道的 斷面形狀 分 : 梯形、矩形、圓形、拋物線形等 h b d h θ 巖石中開鑿或條石砌筑或混 凝土渠或木渠 — 矩形 排水管道或無壓隧道 — 圓形 土質(zhì)地基 — 梯形 mhbB 2??hmhbhBbA )()2( ????212 mhb ????212)(mhbhmhbR????hb???c t gm ?b B h m 1 α 渠道 底寬 b 渠中 水深 h 水面 寬度 B 過水斷面 面積 A 水力 半徑 R 斷面 寬深比 ? 邊坡系數(shù) m： 邊坡上高差為 1m的兩點間的水平距離 土壤種類 邊坡系數(shù) m 粉砂 ~ 細沙 ~ 砂壤土 ~ 粘砂壤土 ~ 粘土，密實黃土 ~ 卵石和砌石 ~ 半巖性的抗水的土壤 ~ 風化的巖石 ~ 未風化的巖石 ~ m的大小應(yīng)根據(jù)土的種類或護面情況而定，可查表 二、明渠底坡 底坡 i— 渠底高程沿水流方向單位距離的降落值稱為底坡 lzidds i n ??? ?θ — 渠底線與水平線之間的夾角 如果用水平距離代替實際距離， 用垂直水深代替實際水深 ?tgdldzix??? 明渠底坡有三種類型 正（順）坡 i 0 渠底高程沿流程降低 平 坡 i = 0 渠底高程沿程不變 負（逆）坡 i 0 渠底高程沿流程增加 i 0 i = 0 i 0 三、明渠的分類 按斷面形狀、尺寸是否沿程變化分 棱柱體明渠、非棱柱體明渠 第二節(jié) 明渠均勻流特性 及基本公式 一、明渠均勻流的特性 （ 1） 過水斷面形狀、尺寸、水深沿程不變， 流速分布、 平均流速均沿程不變 （ 2）總水頭線、水面線、渠底線三線平行 J = Jp = i （ 3）摩擦阻力與重力分量相平衡 Gsinθ = FT θ i h h J Jp v v 二、明渠均勻流的形成條件 ? 水流恒定， 流量 沿程 不變 ? 正坡 ，底坡沿程不變 ? 棱
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