水力學(xué)第7章明渠非均勻流(編輯修改稿)
2025-06-20 06:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此的共軛水深 。 ? 躍后水深與躍前水深之差稱(chēng)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(chēng)為 躍長(zhǎng) 。 取 11， 22斷面間水體為控制體 ′cc水躍的動(dòng)量方程 1）底坡水平； 2）忽略渠床對(duì)水體的摩擦力作用； 3）兩個(gè)斷面上的動(dòng)量校正系數(shù) α 01=α 02=1； 4） 11和 22斷面是漸變流斷面。 水平方向的動(dòng)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(jù)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(shù)，定義 水躍函數(shù) ? ? ? ?39。39。39。 hJhJ ?共扼水深 h`和 h``是使水躍函數(shù)值相等的兩個(gè)水深。 給定棱柱形渠道和流量 水躍函數(shù)曲線 ? 當(dāng) h→0(A→0),J→∞ ? 當(dāng) h→∞(A→∞),J→∞ ? 當(dāng) h∈(0,∞),J(h) 存在極小值點(diǎn) ? ?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(dāng) hhcr時(shí)， J(h)值隨水深的增大而增大； ? 當(dāng) hhcr時(shí)， J(h)值隨水深的增大而減小； ? 共扼水深就是同一條鉛垂線與水躍函數(shù)曲線相交的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水深。躍前水深愈小對(duì)應(yīng)的躍后水深愈大。 水躍函數(shù)曲線的特點(diǎn) ? 曲線上對(duì)應(yīng)水躍函數(shù)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(jì)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(guān)系 02222 ?????????gqhhhh02 322 ????????? crhhhhh?????????????????????? 18123hhhh cr????????????????????? 18123hhhh cr躍長(zhǎng)的計(jì)算 矩形斷面水平底坡渠道中自由水躍的長(zhǎng)度一般是由經(jīng)驗(yàn)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(jī)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(jī)械能之比定義為水躍的消能系數(shù)，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(guò)渡時(shí)一定經(jīng)過(guò)臨界水深hcr，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生水面降落的局部水力現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱(chēng)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(huì)產(chǎn)生水跌現(xiàn)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(kù)出口接一陡坡渠道，水庫(kù)中的流動(dòng)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(chēng)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(diǎn) 明渠漸變流的基本微分方程 定性分析定量計(jì)算水面曲線的依據(jù)。 1122在明渠恒定漸變流中取相距 ds的兩過(guò)水?dāng)嗝?11和 22，列能量方程。 ? ? ? ? ? ? fdhgdvvdhhdzzgvhz ????????? 22 22? ? ? ? ? ? fdhgdvvdhhdzzgvhz ????????? 22 22dz ids??? ? dsKQgdvv
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