流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)8明渠流動(dòng)、堰流和滲流ppt(編輯修改稿)
2025-01-04 04:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ,( inhbmfiKRiACQ ???Q K iK i QA R C 明渠均勻流 24 （ 2）確定渠道底坡 己知渠道斷面尺寸、粗糙系數(shù)、通過流量或流速，設(shè)計(jì)渠道的底坡。即己知 ，求 。求解中需要先計(jì)算出 值。如對于排水管渠，為避免沉積淤塞，要求按“自清”流速設(shè)計(jì)底坡。對于兼作通航的渠道，則由要求的流速來設(shè)計(jì)底坡。 （ 3）確定渠道斷面尺寸 己知渠道輸水量 、渠道底坡 、粗糙系數(shù) 及邊坡系數(shù) ，求渠道斷面尺寸 和 。從基本公式 看到，六個(gè)量中己知四個(gè)量，需求解 和 兩個(gè)未知量，而在一個(gè)方程中要求解兩個(gè)未知量則有多組解，因此要得到唯一解，就必須根據(jù)工程要求和經(jīng)濟(jì)要求附加一定的條件，下面分四種情況說明求解方法。 Q iKQ i nm b h),( inhbmfRiACQ ??b h 明渠均勻流 25 ① 水深 己定，求相應(yīng)的底寬 。給出幾個(gè)不同的值，計(jì)算出相應(yīng)的 值，根據(jù)若干對 和值，繪出 曲線，如 圖 。由給定的 和 ，計(jì)算出 。再從圖 個(gè) 值的 值，即為所求的底寬 。 h bRACK ? b K)(bfK ? Qi iQK ?K b b 明渠均勻流 26 明渠均勻流 27 明渠均勻流 28 水力最優(yōu)斷面和允許流速 明渠均勻流 29 明渠均勻流 30 明渠均勻流 31 明渠均勻流 32 ※ 明渠非均勻流基本概念 ※ 明渠水流的流速、水深等水力要素沿程變化的流動(dòng)，稱為明渠非均勻流。人工渠道和天然河道中的水流多為明渠非均勻流。 人工渠道或天然河道中的均勻流，由于渠道底坡的變化、過水?dāng)嗝娴膸缀涡螤罨虺叽绲淖兓⒈诿娲植诔潭鹊淖兓?，或在渠道中修建人工?gòu)筑物，都將會形成明渠非均勻流動(dòng)。如對于鐵道、道路、水利和給水排水等工程，常在河渠上架橋、設(shè)涵、筑壩、建閘等。這些構(gòu)筑物的興建，破壞了河渠均勻流形成的條件，造成了流速、水深的沿程變化，從而產(chǎn)生了非均勻流動(dòng)。 明渠非均勻流基本概念 明渠非均勻流的定義、形成及特征 33 明渠非均勻流具有如下特點(diǎn)：一是流速和水深沿程發(fā)生改變；二是水面線一般為曲線（稱為水面曲線），流線已不再是相互平行的直線，同一條流線上各點(diǎn)的流速、大小和方向各不相同，明渠的底坡線、水面線、總水頭線彼此互不平行，即 。如 圖 。 pJJi ??圖 明渠非均勻流基本概念 34 如 圖 ，對于明渠非均勻漸變流，某斷面單位重量液體對基準(zhǔn)面 00所具有的總機(jī)械能 為 斷面單位能量、臨界水深及臨界底坡 EgvpzE22?? ???圖 明渠非均勻流基本概念 35 明渠非均勻流基本概念 36 圖 比能曲線 明渠非均勻流基本概念 37 明渠非均勻流基本概念 38 BAgvc ?（式 ） 明渠非均勻流基本概念 39 臨界底坡 圖 臨界底坡 明渠非均勻流基本概念 40 、急流、臨界流 在一條通過一定流量可變底坡的活動(dòng)水槽中，投入一個(gè)障礙物，如 圖 ，觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)灼螺^平緩時(shí)，障礙物上游水面壅高能逆流上傳到較遠(yuǎn)處 (如 圖 )；而當(dāng)?shù)灼螺^陡時(shí)，障礙物引起的水面壅高僅出現(xiàn)在障礙物附近，對上游無影響，水流一躍而過 (如 圖 )。這是明渠水流兩種截然不同的流態(tài)。前者稱為緩流，后者稱為急流，并將處于急流與緩流臨界狀態(tài)的流動(dòng)現(xiàn)象稱為臨界流。急流多發(fā)生在山區(qū)河道、陡槽中，緩流多發(fā)生于平原河網(wǎng)、近海河流中。 明渠的流動(dòng)狀態(tài) 明渠非均勻流基本概念 41 圖8.17緩流與急流 圖8.18 微幅干擾波的傳播 明渠非均勻流基本概念 42 （ 1）微幅干擾波波速法 緩流和急流遇障礙物干擾，流動(dòng)狀態(tài)不同，從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度看，緩流受干擾引起的水面波動(dòng)，既向下游傳播，也向上游傳播；而急流受干擾引起的水面波動(dòng)，只向下游傳播，不能向上游傳播。設(shè)平底坡的棱柱形渠道，渠內(nèi)水靜止，水深為h，水面寬為 B，過流斷面面積為 A，如用直立薄板 N— N向左撥動(dòng)一下，使水面產(chǎn)生一個(gè)波高為 的微波（該波稱為微幅干擾波，簡稱微波 )，以速度 c傳播，波形所到之處，引起水體運(yùn)動(dòng)，渠內(nèi)形成非恒定流 (圖 )。取固結(jié)在波峰上的動(dòng)坐標(biāo)系 (圖 )，將區(qū)內(nèi)水流轉(zhuǎn)化為恒定流進(jìn)行研究。結(jié)合圖 ，可知 ，所以： h?BAh /???BAgc ?? （式 ） 明渠非均勻流基本概念 43 明渠非均勻流基本概念 44 （ 2）弗汝德數(shù)法 明渠非均勻流基本概念 45 （ 3）臨界水深法 當(dāng)明渠流中實(shí)際水深 時(shí)為緩流； 時(shí)為臨界流； 時(shí)為急流。 （ 4）其他方法 其他如臨界流速和斷面比能等也可用來進(jìn)行流速狀態(tài)的判別。 chh ? chh?chh ? 明渠非均勻流基本概念 46 水躍與消能 當(dāng)明渠中水流由急流過渡到緩流時(shí)，水面將會發(fā)生突然躍起的局部水力現(xiàn)象，即在較短的渠段內(nèi)水深從小于臨界水深急劇地躍到大于臨界水深，這種局部水面不連
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