【正文】 中臨界水深 Kh 不同。即，自由出流， th 39。（參考例 ） 小橋過流自由出流與淹沒出流的判別標(biāo)準(zhǔn)。圖中（ a）雖然 0?sh ，下游為水躍銜接，仍為自由式堰流；圖中（ b）下游水位繼續(xù)升高，形成波狀水躍，亦為自由式堰流，堰的過流能力不變；當(dāng) sh ＞ 。 無測收縮寬頂堰自由出流水流特征 水流特征： ①在進(jìn)口前水位壅高。 ?? H? （實(shí)用斷面堰） 。 堰流常常作為工程措施予以應(yīng)用。 小橋過流的自由出流與淹沒出流的水力特征、及其判別標(biāo)準(zhǔn)。 掌握寬頂堰水力計(jì)算。 掌握堰流分類的判別標(biāo)準(zhǔn)、堰流與閘孔出流的判別。 例 3 有一條混凝土襯護(hù)的長直矩形渠道， b=,水深 ,通過流量 sm/3 ,底坡?i ,試判斷該渠道的水流是急流還是緩流？ 解法 1: 用干擾波波速判別 (1) 水流流速 過水?dāng)嗝婷娣e ???? bhA m2 流速 14 ??? AQv m/s (2) 干擾波波速 ???? mghc m/s (3) 因?yàn)?cv? ,所以該水流為緩流。（ 4）錯(cuò)，因?yàn)榭偰芩^的概念是在流體流動(dòng)前提下建立的，水面線與總能水頭相差一個(gè)流速水頭。若判斷題問：水力最優(yōu)斷面時(shí)設(shè)計(jì)渠道的必須遵循的原則。 （ 3）明渠中臨界流一定是均勻流。 ③ 21 bb? ， m、 n、 i 相等， Q 不變。 （ 5） 上游為均勻流時(shí)， h 計(jì)算到 0h 即可。 其方法步驟如下： （ 1） 根據(jù)已知條件判斷水流是急流或緩流，確定水面曲線的類型。 （ 3）若水深與均勻流水深 h0漸近，水面線與 NN線相切。 重點(diǎn)掌握 緩坡渠道上的 a1,b1,c1和陡坡渠道上的 a2,b2,c2六種曲線 定性繪制水面曲線的規(guī)律與方法步驟如下 : （ 1） （ 1）根據(jù)已知條件判斷急流與緩流，繪出 NN線、 KK線。39。h 稱為共軛 水深， 39。39。另外，引 入斷面單位能量為了建立臨界流概念，推導(dǎo)臨界流方程。 為什么要引入 斷面單位能量 的概念： 引入斷面單位能量，目的是分析水面曲線的變化規(guī)律。 斷面單位能量 斷面單位能量 gvhEs 2 2???，是指所討論的過水?dāng)嗝嬉郧诪榛鶞?zhǔn)面，單位重 量液體所具有的能量。即 )(),( sfAsfh ?? ②底坡線，水面線，總線頭線 三線不再平行 ，即 pJJi ?? ， （ 2）明渠恒定非均勻流產(chǎn)生的條件： ①流量恒定。 (2) 渠道底坡的設(shè)計(jì) 可直接用公式 22KQi?進(jìn)行水力計(jì)算。一般小型渠道或有襯砌的渠道按水力最優(yōu)斷面設(shè)計(jì)。 ③ 必須是底坡 0?i 。 因?yàn)榍赖牡灼乱话愣己苄。?，底?xlzi ??? ?tan ③ ③ 按明渠橫斷面形狀分為 梯形斷面渠道、矩 形斷面渠道、復(fù)式斷面渠道??。 考核內(nèi)容為基本概念和矩形斷面渠道的水力計(jì)算。 本章分為兩大部分：第一部分為 明渠恒定均勻流。 棱柱形渠道恒定非均勻漸變流 水面曲線的變化規(guī)律及其定性分析。 明渠斷面形狀、尺寸，底坡的設(shè)計(jì)及其水力計(jì)算。 ACBD2l ,d ,Q l ,d ,Q 12112H思考題圖6. 2思考題圖6. 31會(huì)進(jìn)行棱柱形渠道水面曲線定性分析。 理解斷面單位能量 sE 、臨 界水深 Kh 、臨界底坡 Ki 等概念。 理解水力最優(yōu)斷面與允許流速的概念。 思 10— 3 提示：根據(jù)并聯(lián)管道公式 22222111 QlSQlS ????? ， S 大小取決 于沿程阻力系數(shù) ? 和管徑 d ，所以 33// 1221 ?? ll 。已知：， 21 ??? ， 21 dd ? ， 213 ll ? 。 有壓管道中的水擊 分析水擊過程產(chǎn)生的原因，研究直接水擊、間接水擊、水擊波的傳播速度等計(jì)算方法，介紹降低水擊壓強(qiáng) 的技術(shù)措施。 熟練掌握 短管的水力計(jì)算問題：（ 1）虹吸管的水力計(jì)算，（ 2）水泵吸水管的水力計(jì)算，（ 3）倒虹吸管的水力計(jì)算。 注意區(qū)分孔口出流的類型，掌握薄壁小孔口恒定自由出流和薄壁小孔口恒定淹沒出流中作用水頭的推導(dǎo)條件和導(dǎo)出結(jié)果，能應(yīng)用導(dǎo)出結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。 。 思 5— 2 解答：管流臨界 雷諾 數(shù)為 2022，無論管徑和液體粘滯性如何變化， 管流臨界 雷諾數(shù)不變，所以它們的臨界雷諾數(shù)是相同的。局部損失的減阻措施為：（ 1）在流體內(nèi)部投放極少量的某種添加劑，改變流體紊流運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，達(dá)到降低阻力的目的。 非圓管道流動(dòng)中的沿程損失 采用圓管道流動(dòng)理論計(jì)算非圓形斷面管道中的流動(dòng)問題，首先選取非圓管的當(dāng)量直徑，然后按圓形管道公式計(jì)算。 莫迪采 用工業(yè)管道 實(shí)際粗糙進(jìn)行了相應(yīng)的 管流 實(shí)驗(yàn)。紊流運(yùn)動(dòng)的紊流切應(yīng)力是層流 粘性 切應(yīng)力和紊流慣性切應(yīng)力之和 。 層流 沿程損失以平均流速表示， 層流 沿程阻力系數(shù)也是以平均流速表示，只是平均流速被包含在雷諾數(shù)中，即 Re64?? 。 掌握文字 結(jié)論和導(dǎo)出方程，理解 各物理量的意義和它們之間的關(guān)系。 均勻流基本方程 根據(jù)均勻流定義、能量方程和力的平衡方程，推導(dǎo)出 沿程損失與管徑、切應(yīng)力等物理量的關(guān)系。 邊界層與邊界層分離現(xiàn)象簡介 本節(jié)不要求 掌握 。用無量綱雷諾數(shù)來描述流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)變點(diǎn)上的雷諾數(shù)為臨界雷諾數(shù)，它是兩種流態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn)。 【學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn)】 ，雷諾數(shù)的表示方法和物理意義， ，圓管均勻流的流速分布規(guī)律，層流沿程阻力系數(shù)的確定， ，紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算。 ，掌握沿程損失和局部損失的計(jì)算方法。層流與紊流的過渡區(qū)可以近似用過渡區(qū)下限轉(zhuǎn)變點(diǎn)代替。 在理解兩種流態(tài)形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，掌握雷諾數(shù) ??? vdvd ??Re 的表達(dá)式和各物理量之間的關(guān)系，弄清臨界雷諾數(shù)來源，牢記管流中臨界雷諾數(shù)為 2022 的層流與紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)。 了解不同邊壁形狀與流動(dòng)阻力的關(guān)系，注意區(qū)分流動(dòng)系統(tǒng)中的沿程損失和局部損失，掌握沿程損失和局部損失的表達(dá)式和各物理量之間的關(guān)系。 學(xué)習(xí)中應(yīng)注意方程推導(dǎo)的條件，每一條件產(chǎn)生的結(jié)論，直至最終結(jié)論。 應(yīng)注意 層流運(yùn)動(dòng)中 粘性 切應(yīng)力分布（線性）與速度分布（拋物線型）的關(guān)系，在均勻流中 過流斷面的平均流速是表征流動(dòng)的重要物理量。脈動(dòng)流速引起紊流慣性切應(yīng)力（又稱為雷諾切應(yīng)力）與單位面積上的動(dòng)量有關(guān)。 紊流沿程阻力系數(shù) 尼古拉茲通過 人工粗糙管流 實(shí)驗(yàn)，確定出 沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系， 實(shí)驗(yàn)曲線被劃分為 5個(gè)區(qū)域，即 1．層流區(qū) 2．臨界過渡區(qū) 3．紊流光滑區(qū) 4．紊流過渡區(qū) 5．紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）。 工程中的理論公式需要實(shí)驗(yàn)成果驗(yàn)證和完善， 本節(jié)應(yīng)掌握 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，了解尼古拉茲實(shí)驗(yàn)和莫迪實(shí)驗(yàn)的相同和不同點(diǎn)，熟練運(yùn)用 紊流沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。 管道流動(dòng)中的局部損失 圓管中突然放大處的局部阻力系數(shù)可以通過連續(xù)、能量和動(dòng)量方程聯(lián)立求解獲得，更多的各種各樣的局部阻力系數(shù)需要實(shí)驗(yàn)測定。 【思 考 題】 ，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？ ，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？ ，層流、紊流中各個(gè)流區(qū)的 ? 與 Re 和 dK 的關(guān)系怎樣？ 【解 題 指 導(dǎo)】 思 5— 1 解答：根據(jù) 雷諾數(shù)定義 ??? vdvd ??Re ， 雷諾數(shù)與水管直徑、平均流速成正比，當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，