水力學第7章明渠非均勻流(編輯修改稿)
2025-06-20 06:35 本頁面
【文章內容簡介】 此的共軛水深 。 ? 躍后水深與躍前水深之差稱為 水躍高度 ，記為 a，a= h``h`； ? 躍前斷面與躍后斷面之間的水平距離稱為 躍長 。 取 11， 22斷面間水體為控制體 ′cc水躍的動量方程 1）底坡水平； 2）忽略渠床對水體的摩擦力作用； 3）兩個斷面上的動量校正系數 α 01=α 02=1； 4） 11和 22斷面是漸變流斷面。 水平方向的動量方程為 ′cc? ?122211 vvgQAyAy cc ??? ???11/v Q A? 22/v Q A?22221211 gAQAygAQAycc ???平底坡棱柱形渠道的水躍基本方程 根據平底坡棱柱形渠道的水躍方程 22221211 gAQAygAQAycc ???? ?hJgAQAy c ?? 2由于 y和 A均是水深 h的函數，定義 水躍函數 ? ? ? ?39。39。39。 hJhJ ?共扼水深 h`和 h``是使水躍函數值相等的兩個水深。 給定棱柱形渠道和流量 水躍函數曲線 ? 當 h→0(A→0),J→∞ ? 當 h→∞(A→∞),J→∞ ? 當 h∈(0,∞),J(h) 存在極小值點 ? ?hJgAQAy c ?? 2? ? 0)(222??????????? ??dhdAgAQdhAydgAQAydhddhhdJ cc? ? 0)(22??? dhdAgAQdh Ayddh hdJ c022??? ABgAQ132?? BgAQAdyhBdydhhdByhdyhByhdhddAyhdhddhAydhhhhc???????????????? ???????? ??????0000)()()()()()()(急流區(qū)緩流區(qū)? 當 hhcr時， J(h)值隨水深的增大而增大； ? 當 hhcr時， J(h)值隨水深的增大而減??； ? 共扼水深就是同一條鉛垂線與水躍函數曲線相交的兩點所對應的水深。躍前水深愈小對應的躍后水深愈大。 水躍函數曲線的特點 ? 曲線上對應水躍函數最小值的水深就是臨界水深 hcr； 矩形斷面渠道共軛水深的計算公式 2/,2/ 21 hyhy cc ????? hbAhbA ????? 21 , Q bq?39。239。39。2239。39。239。22 ghqghqhh ???? ???022239。39。39。39。39。239。 ???gqhhhh???????? ???????? 1812 32hgqhh???????? ??????? 1812 32hgqhh22221211 gAQAygAQAycc ???? ?1812 2239。39。 ???? Frhh? ?1812 21 ?????? Frhh矩形斷面渠道共軛水深與臨界水深的關系 02222 ?????????gqhhhh02 322 ????????? crhhhhh?????????????????????? 18123hhhh cr????????????????????? 18123hhhh cr躍長的計算 矩形斷面水平底坡渠道中自由水躍的長度一般是由經驗公式確定。 ? ? 39。 110 .8 1jl h F r??? ?39。39。 39。6 .9jl h h??39。39。6 .1jlh? 10Fr?? 水躍消能 躍前斷面與躍后斷面單位重量水體的總機械能之差定義為水躍中消除的能量，記為 ΔE j。 hqv ?? /139。239。39。2239。39。239。22 ghqghqhh ???? ???hqv ??? /2水躍的消能功率 ???????? ???????????? ????gvhgvhEj 222121 ??? ?hhhhEj ?????????43)kW( jj EQN ??將水躍中消除的能量與躍前斷面單位重量水體的總機械能之比定義為水躍的消能系數，記為Kj，即 239。 11( % )2jjEKvhg????14 .5 9 .0Fr?? 水躍穩(wěn)定，消能效率高，躍后水面也較平穩(wěn)。 %70~%45?jK 由緩流向急流過渡時一定經過臨界水深hcr，此時會產生水面降落的局部水力現象，此現象稱為水跌或跌水。 =臨界流緩流急流(a)(b)45176。水跌 緩坡接陡坡的渠道會產生水跌現象 (c)c0 c0c(b)02c01(a)c圖 a中前段渠道 i1icr，后一段渠道 i2icr。 圖 b中緩坡渠道末端有一跌坎；可以將跌坎看作為 i→∞ 的陡坡渠道 。 圖 c是水庫出口接一陡坡渠道，水庫中的流動可以視為緩流。 (c)c0 c0c(b)02c01(a)c? 水跌的位置就發(fā)生在緩坡渠段和陡坡渠段的交接斷面處，此斷面稱為控制斷面 。 ? 只要渠中流量一定，控制斷面處的水深是唯一確定的值 hcr。 水跌的特點 明渠漸變流的基本微分方程 定性分析定量計算水面曲線的依據。 1122在明渠恒定漸變流中取相距 ds的兩過水斷面 11和 22，列能量方程。 ? ? ? ? ? ? fdhgdvvdhhdzzgvhz ????????? 22 22? ? ? ? ? ? fdhgdvvdhhdzzgvhz ????????? 22 22dz ids??? ? dsKQgdvv
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