流體力學：明渠流動(編輯修改稿)
2024-09-11 22:30 本頁面
【文章內容簡介】 公式，進行簡單的代數(shù)運算，就可直接求得解答。 例：有一預制的混凝土陡槽，斷面為矩形，底寬 b=，底坡 i=，均勻流水深h=，糙率 n=，求通過的流量及流速。 解 矩形斷面，邊坡系數(shù) m=0，代入基本公式得 RiAC iRnA321? ?? ?? ? 3223512 mhbhmhbni???Q= = = ? ?? ? 32352 hbbhni? ? ?? ? ? ?sm 33235 ?Q= = bhQ ? ?1 ?v= = 試算法 ? 如果已知其它五個數(shù)值，要求水深 h，或要求底寬 b，則因為在基本公式中表達 b和 h的關系式都是高次方程，不能采用直接求解法，而只能采用試算法 。 ? 試算法作法如下：假設若干個 h值，代入基本公式，計算相應的 Q值；若所得的 Q值與已知的相等，相應的 h值即為所求。實際上，試算第一、二次常不能得結果。為了減少試算工作，可假設 3至 5個 h值，即 h1， h2， h3… h5，求出相應的 Q1， Q2，Q3… Q5，畫成 Q=f(h)曲線。然后從曲線上由已知的 Q定出 h。若要求的是 b，則和求 h的試算法一樣。此時畫的曲線是 Q=f(b)。 堰流 ? 堰流屬于急變流的范疇，其水頭損失以局部水頭損失為主，沿程水頭損失往往忽略不計。這種水流形式在實際工程中應用極其廣泛，如在水利工程中，常用作引水灌溉、泄洪的水工建筑物；在給排水工程中，堰流是常用的溢流設備和量水設備；在交通土建工程中，寬頂堰流理論是小橋涵孔水力計算的基礎。 堰流及其分類 ? 無壓緩流經障壁溢流時，上游發(fā)生壅水，然后水面降落，這一局部水流現(xiàn)象稱為堰流。障壁稱為堰。障壁對水流具有兩種形式的作用，其一是側向收縮，例如橋涵；其二是底壩的約束，如閘壩等水工建筑物。 表征堰流的特征量有：堰寬 b，即水流漫過堰頂?shù)膶挾?；堰前水頭 H，即堰上游水位在堰頂上的最大超高；堰壁厚度 δ和它的剖面形狀；下游水深 h及下游水位高出堰頂?shù)母叨?Δ；堰上、下游高 P及 P′；行近流速 v0等。根據(jù)堰流的水力特點，可按 H?的大小將堰劃分為三種基本類型。 H?的大小將堰劃分為三種基本類型。 堰流的基本公式 Q? 3202m b g H Q ? 320 2m g b H 0m ? ?322001 / 2m v g H??= 為計及行近流速的堰流流量系數(shù) 影響流量系數(shù)的主要因素是 φ、 k、 ξ，即 m= ? ?,fk??薄 壁 堰 ? 淹沒式薄壁堰淹沒系數(shù)可用巴贊公式 寬頂堰流 ? 許多水工建筑物的水流性質，從水力學的觀點來看，一般都屬于寬頂堰流。例如，小橋橋孔的過水，無壓短涵管的過水，水利工程中的節(jié)制閘、分洪閘、泄水閘，灌溉工程中的進水閘、分水閘、排水閘等，當閘門全開時都具有寬頂堰的水力性質。因此，寬頂堰理論與水工建筑物的設計有密切的關系。寬頂堰上的水流現(xiàn)象是很復雜的。根據(jù)其主要特點，抽象出的計算圖形如圖 89(自由式 )及圖 810(淹沒式 )所示。 寬頂堰上的水流主要特點，可以認為：自由式寬頂堰流在進口不遠處形成一收縮水深 h
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