工程流體力學(xué)課件6明渠水流的兩種流態(tài)及其轉(zhuǎn)換-wenkub.com
2024-12-05 09:00 本頁(yè)面
【正文】 水流在跌坎上自由跌 落的水力現(xiàn)象 ， 水流是以 水舌形式 通過(guò)跌坎下跌 ， 跌坎上游 是緩流 ， 而坎后水舌是急流 ， 跌坎前后發(fā)生流態(tài)轉(zhuǎn)變 ， 跌坎 處是臨界水深 。 1 2 h1 2 i = 0 K K hk h2 a Lj 1 流速分布不均勻 用 途 水躍區(qū)中流速分布急劇變化，水體劇烈旋轉(zhuǎn)、摻混 和強(qiáng)烈紊動(dòng)，使得水流內(nèi)部摩擦加劇，因而水流的機(jī)械能大 量損失 .實(shí)驗(yàn)表明，水躍區(qū)中 單位機(jī)械能損失可達(dá) 20%~80%。 底坡（ 均勻流時(shí) ） 水深 流速 Fr數(shù) 比能 E 動(dòng)能與水深 h hk h hk h= hk V C V C V = C Fr 1 Fr 1 Fr =1 dE/dh0 dE/dh0 dE/dh=0 gvh222?gvh222?gvh222?i ik i ik i = ik 特征 緩流 急流 臨界流 討論：流態(tài)判定的幾種方法 smRnCmARmbBmhbmbhAkkkkkkkkkk/151????????????? ????kkkkkkkk BCgBRCgAi???【 解 】 mgbQh k 22?? ?緩流 又 0h 50)5( h 20 )52( ?h3 2050)2()(bhbh?2 105 81 4 205 132 215 mhmh k ???【 解 】 緩流 取 )2( )(1 3 2050320??????? iQnbhbhiRnbh QAQv11 8 2???gAbQFrsmghcsmbh QAQv /0??????緩流 緩流 【 解 】 【 解 】 第三節(jié) 水躍和水跌 ——— 為明渠水流的流態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí) 出現(xiàn)的局部水力現(xiàn)象 水躍： 急流 到 緩流 時(shí)水面突然躍起的局部水力現(xiàn)象。 ）較小的渠道， cosθ ≈1 ，則 式中， E s 為 斷面比能 （斷面單位能量） 22222 gAaQhgavhEs ???? 比較 z0 h cosθ h z z0 θ 0 0 v Q 020 2 zEgavpzEs ????? ?? E 和 Es 兩者相差一個(gè)渠底高程， Es與渠底高程無(wú)關(guān) ? 流量一定時(shí)， Es 是 斷面形狀、尺寸 的函數(shù) ? 當(dāng)流量和斷面形狀一定時(shí)， Es 是 水深 函數(shù) ? 例如，均勻流 d( , , ) 0d ? ? ?sEs 0dd ?sEs斷面比能曲線 22222 gAaQhgavhEs ????Es h 漸近線 1： 橫坐標(biāo)為漸近線 漸近線 2： 坐標(biāo)軸成 45176。 急流： 水流 湍急 ，遇到障礙物阻水時(shí)，水面僅在附近隆起， 對(duì)上游來(lái)流無(wú)影響。 糟率沿濕周可能不變，也可能變化，視具體情況而定，由于水深變化引起濕周變化可能是不連續(xù)的，對(duì)于復(fù)式斷面渠道， 不能用綜合糙率 來(lái)計(jì)算流量。 要求通過(guò)流量 ,試按水力最佳斷面 的原理求出此排水溝的底寬和水深。39。因此，限制了水 力最佳斷面在實(shí)際中應(yīng)用 . 保證渠道正常運(yùn)行的允許流速上限和下限值 不淤流速 v’’ 渠道中懸沙淤積的臨界流速，取決于水流條件和挾沙的特性以及水中含沙量大小，可根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)公式確定。其選得偏小，渠道斷面尺寸偏 小，對(duì)實(shí)際輸水能力影響較大。 掌握 明槽均勻流水力設(shè)計(jì)的類型和計(jì)算方法，能進(jìn)行過(guò)流能力和正常水深的計(jì)算，能設(shè)計(jì)渠道的斷面尺寸。第 1章 流體及其主要物理性質(zhì) 第 2章 流體靜力學(xué) 第 3章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 第 4章 流動(dòng)
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