流體力學(xué)：明渠流動(dòng)(編輯修改稿)
2025-09-11 22:30 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 公式，進(jìn)行簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算，就可直接求得解答。 例：有一預(yù)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(guò)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(gè)數(shù)值，要求水深 h，或要求底寬 b，則因?yàn)樵诨竟街斜磉_(dá) b和 h的關(guān)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(shè)若干個(gè) h值，代入基本公式，計(jì)算相應(yīng)的 Q值；若所得的 Q值與已知的相等，相應(yīng)的 h值即為所求。實(shí)際上，試算第一、二次常不能得結(jié)果。為了減少試算工作，可假設(shè) 3至 5個(gè) h值，即 h1， h2， h3… h5，求出相應(yīng)的 Q1， Q2，Q3… Q5，畫(huà)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(shí)畫(huà)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(jì)。這種水流形式在實(shí)際工程中應(yīng)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(shè)備和量水設(shè)備；在交通土建工程中，寬頂堰流理論是小橋涵孔水力計(jì)算的基礎(chǔ)。 堰流及其分類 ? 無(wú)壓緩流經(jīng)障壁溢流時(shí)，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(duì)水流具有兩種形式的作用，其一是側(cè)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(guò)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(diǎn)，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(jì)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(méi)式薄壁堰淹沒(méi)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(zhì)，從水力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，一般都屬于寬頂堰流。例如，小橋橋孔的過(guò)水，無(wú)壓短涵管的過(guò)水，水利工程中的節(jié)制閘、分洪閘、泄水閘，灌溉工程中的進(jìn)水閘、分水閘、排水閘等，當(dāng)閘門(mén)全開(kāi)時(shí)都具有寬頂堰的水力性質(zhì)。因此，寬頂堰理論與水工建筑物的設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系。寬頂堰上的水流現(xiàn)象是很復(fù)雜的。根據(jù)其主要特點(diǎn)，抽象出的計(jì)算圖形如圖 89(自由式 )及圖 810(淹沒(méi)式 )所示。 寬頂堰上的水流主要特點(diǎn)，可以認(rèn)為：自由式寬頂堰流在進(jìn)口不遠(yuǎn)處形成一收縮水深 h
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