【正文】 ?? ?? ?dr 00 80~40?? ~??（ 2）漸擴(kuò)管與突擴(kuò)管 擴(kuò)散較大的漸擴(kuò)管阻力系數(shù)大，如制成圖（ a）的形式，阻力系數(shù)約減小 1/2。0 ??? ??? ~~500 ?? ??三、有壓管流 00 2211 gHgHvcc?????流速 ?? ?? ??? dLc總阻力系數(shù)： 00 22 gHAgHAvAQ cc ?? ???流量 cc ?? ?? 11流速系數(shù) 流量系數(shù) cc ?? ?短管自由出流 三、有壓管流 00 221 gHgHvcc????流速 ?? ?? ??? dLc總阻力系數(shù)： 00 22 gHAgHAvAQ cc ?? ???流量 cc ??1?流速系數(shù) 流量系數(shù) cc ?? ?短管淹沒(méi)出流 （二）有壓長(zhǎng)管中的恒定流 1. 簡(jiǎn)單長(zhǎng)管 略去行進(jìn)流速 令 比阻 242)(8QgddlH??? )/()(85242msdgdlS H???2QSHH? 計(jì)算原則 (節(jié)點(diǎn)流量、總的損失 ) 若流量不變，總的阻抗 ???????????nii QSH12321???????????niiiiiiQSHQqQ121321 SSSS ???3并聯(lián)管路 計(jì)算原則 : .... ...222111 ShQShQShQ llbla ??? ??????????? BlAlll hhhh32132101???niiQ 233222211 QSQSQS ?? 3211111SSSS ???上面的式子可以寫成 或?qū)懗? 211323321221 。所以均勻流多在人工明渠道產(chǎn)生，天然河流的順直渠段，都作為均勻流來(lái)處理。 式中， b/h 稱為寬深比，加腳注 h 表示水力最優(yōu)時(shí)的寬深比。39。 vvv ??四、明渠均勻流水力計(jì)算類型 RiACQ ? ),( inhbmfQ ?上式有 6個(gè)變量 , 邊坡系數(shù) m、 糙率 n可根據(jù)土質(zhì)確定。 22KQi ?4 確定渠道斷面尺寸 此類問(wèn)題為設(shè)計(jì)渠道的斷面，已知條件 :Q、 n、 m、 i。 畫圖（ h~Q曲線）求水深 h cc bb aa hmhbA )( ?? 212 mb ???? ?AR? 611 RnC ? RiACQ ?h (b) 圖解法 (2)確定渠道的底寬 依工程條件確定水深 h ， 試算底寬 b。 管徑 d500mm ， v=。 QuA???Q Q uuA n A n????? ? ? ??根據(jù)滲流模型定義，某一微小過(guò)水?dāng)嗝嫔系臐B流流速為： 一、滲流與滲流模型 滲流模型： 認(rèn)為滲流是充滿整個(gè)孔隙介質(zhì)區(qū)域的連續(xù)水流。地下水從兩側(cè)流入廊道，故兩側(cè)將形成如圖所示的浸潤(rùn)線。 ??? 之外的量綱導(dǎo)出量綱：除上述三個(gè) 、時(shí)間量綱、長(zhǎng)度基本量綱：質(zhì)量量綱 TLM單位： 為了比較同一類物理量的大小，選擇與其同類的標(biāo)準(zhǔn)量加以比較，此標(biāo)準(zhǔn)量稱為單位。 通過(guò)量綱和諧原理建立其物理量之間的關(guān)系，此乃 π 定理。 yyxzz TLyLLMTML ???? ? 321根據(jù)量綱分析，寫出1M ?z，對(duì)于 2: ?yT對(duì)于 yxzL ????? 31:對(duì)于 201 ?? yxz解出： 2vp?? ??得：zyx vd ????4又yyxzz TLLLML ??? 3即 0: ?zM對(duì)于 0: ?yT對(duì)于 yxz ????? 31 1: ?xL對(duì)于d14 ??得：d??5?同理 zyx vd ???6又yyxzz TLLLMTML ???? ? 311即 1?zM ：對(duì)于 1?yT ：對(duì)于 xL ：對(duì)于yxz ?????? 31 dv??? ?6得：0),( 21 ??? dvddlvpF ??? ),(12 dvddlfvp??????所以這一物理過(guò)程寫為 或 ∵ △ p與 l 成正比，與 d 成反比。 3 動(dòng)力相似 mpmpmpmpmpmpmpF IIEESSPPTTGGFF ????????IESPTGF ??????? ??????或 幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似是模型和原型兩流動(dòng)保持完全相似的重要特征。只在非恒定流中有意義。 22ulF?2 重力相似準(zhǔn)則（弗勞德準(zhǔn)則） gVMgG ???gLmmppG gMgM ?????3??223 ulglGF ???????? ?? ???12?lgu???mmmppplgulgu 22 ?mmmppplgulgu?glu考慮重力相似 有 即 或 開(kāi)方后有 式中， 為量綱一的量，即為弗勞德數(shù)，以 Fr表示，即 gluFr ?mp FrFr )()( ?式（ 618）用弗勞德數(shù)表示，即 上式表明，在重力作用下的相似系統(tǒng)，其弗勞德數(shù)應(yīng)該是相等的，這就叫重力相似準(zhǔn)則，或稱弗勞德準(zhǔn)則。 對(duì)重力和粘滯力同時(shí)起作用的水流，同時(shí)滿足 Fr準(zhǔn)則和Re準(zhǔn)則 , 12/1 ??? llu ???? ?2/3l?? ?4. 壓力相似準(zhǔn)則－歐拉準(zhǔn)則 mp EuEu )()( ?2LpmmPPPApAp ??? ??動(dòng)水壓力 P=pA 122 ??ulFPF ??????即12 ?vp???? 222 uLLp ????? ?? 22 mmmpppupup?? ? 為歐拉數(shù)Euu p ??2 表明，在單一動(dòng)水壓力作用下的相似系統(tǒng)，其歐拉數(shù)應(yīng)該是相等的。 壓差計(jì) hKQ ??1)(24 42121??ddgdK ?hgdDdDghaaaaQ?????2424422212010???μ為流量系數(shù)，通過(guò)查 μ－ Re曲線可得 量水堰 梯形堰＝三角堰＝矩形堰2/52/30MHQHg2bmQ巴式計(jì)量槽 浮子流量計(jì) 電磁流量計(jì) 。靜水壓強(qiáng)和時(shí)均壓強(qiáng)通常使用 測(cè)壓管、壓差計(jì)或壓力表 量測(cè)。 mmmppp lulu?? ?或?qū)懗? 1?? lu ??? ?流速比尺： lQ ??? ??流量比尺： 12 ?????? lt時(shí)間比尺：自動(dòng)模型區(qū) ：在紊流粗糙區(qū)或阻力平方區(qū)，阻力主要取決于相對(duì)粗糙度 ?/d，而與粘性無(wú)關(guān)，只要保持原型與模型幾何相似、相對(duì)粗糙度相似即可達(dá)到力學(xué)相似，而不需要雷諾數(shù)相等，這一區(qū)域稱為自動(dòng)模型區(qū)。邊界條件是指模型和原型中對(duì)應(yīng)的邊界的性質(zhì)相同，幾何尺度成比例。 ?當(dāng)動(dòng)力相似時(shí)，模型與原型相應(yīng)點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的同名力 F（如重力 G，粘滯力 T，壓力 P，表面張力 S，彈性力 E，慣性力 I）的比尺相等，則力比尺可表示為 4 初始條件與邊界條件相似 初始條件： 任何流動(dòng)過(guò)程的發(fā)展都受到初始狀態(tài)的影響。 長(zhǎng)度比尺： 面積比尺： 體積比尺： 2 運(yùn)動(dòng)相似 運(yùn)動(dòng)相似是指原型和模型兩個(gè)流動(dòng)中的相應(yīng)質(zhì)點(diǎn)，沿著幾何相似的軌跡運(yùn)動(dòng)，而且運(yùn)動(dòng)相應(yīng)線段的相應(yīng)時(shí)間比值相等。 此即 π 定理 3 量綱分析方法－ π 定理 設(shè)某一物理過(guò)程含有 k+1個(gè)物理量（其中一個(gè)因變量 N，k個(gè)自變量 N1， N2， N3， … ， Nk），其數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫為： 選用 幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué) 的三個(gè)物理量 N N N3作為基本物理量，則其余物理量 N， N4， … ， Nk的量綱均可用該三個(gè)物理量的量綱來(lái)表示，其相應(yīng)的量綱一的量為 π ， π4， … ， πk即： ? ?kNNNNfN , 321 ?? ),(fk654 ????? ?????z3y2x1 NNNN??kkk z3y2x1kk NNNN??zyx vdp???? 解 ：（ 1） 依題意寫出 選擇， d— 幾何量， v — 運(yùn)動(dòng)量 ,ρ— 動(dòng)力量為基本量。如 Re等 2 量綱和諧原理 凡是正確反映客觀規(guī)律的物理方程式，必然是一個(gè)齊次量綱式（即式中各項(xiàng)的量綱應(yīng)是相同的），此即量綱和諧原理。 問(wèn)題 （ 1） 求沿廊道單位長(zhǎng)度上每一側(cè)滲入廊道中的單寬流量 q，總流量 Q；（ 2）地下水降落曲線的坐標(biāo) x和 z的關(guān)系式，確定取水后各處的 z值，即確定浸潤(rùn)線的位置。 其真實(shí)流速為： 滲流的分類： 21 HHH ??? kAJlHkAQ ???kJv ?滲流斷面平均流速：二、滲流的基本定律－達(dá)西定律 l— 滲流長(zhǎng)度 A— 過(guò)流斷面積 lHJ ?? M點(diǎn)的水力坡度為： 滲流點(diǎn)流速為： dsdHJ ??kJu ?對(duì)于漸變滲流： 10~1Re ?試驗(yàn)表明：滲流達(dá)西定律的適用范圍是： 三、集水廊道 集水廊道作用：既可以作為采集地下水作水源的給水建筑物，也可以作為排泄地下水降低地下水位作為排水建筑物。 解：由表查出管徑 600mm的污水管的最大設(shè)計(jì)充滿度為 α＝ ，代入 ，求得充滿角 θ＝ 4π/3。 （ 2）雨水管和合流管按滿管流計(jì)算。 此類問(wèn)題無(wú)解析法，只能用試算圖解法或圖解法。 RiACQ ?2 確定渠道的粗糙系數(shù) n 已知條件 : Q、 b、 h、 m、 n， 求解 n。39。 梯形渠道水力最優(yōu)斷面： 2hhhR ?允許流速 不沖流速 : 渠道免遭沖刷的最大流速 v39。 在 A， n， i一定時(shí)，可看出 χ 最小， Q最大，圓形斷面流量最大。 2. 水擊傳播過(guò)程 水擊分類及水擊壓強(qiáng)計(jì)算 直接水擊： 間接水擊 cLs 2T ?gcvHcvp 00 ???? 或?cLs 2T ?s0s0 TTgcvHTTcvp ???? 或?孔口、管嘴出流流量公式 簡(jiǎn)單管路計(jì)算 串聯(lián)、并聯(lián)管路計(jì)算原則 第六節(jié) 明渠均勻流 明渠均勻流是水深、斷面平均流速、斷面流速分布沿程不變的具有自由壓面的明渠流。 （ 3）彎管 （ 4）三通 阻力系數(shù)有 減小到 層流與紊流 均勻流基本方程 圓管層流的流速分布 紊流的流速分布 紊流沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律 局部水頭損失產(chǎn)生原因及計(jì)算 第