【正文】 ， （圖 c） 。 突擴(kuò)管制成圖（ b）的形式 , 阻力系數(shù)也會(huì)減小。 02 gHAQ n?? nn ??? ??1孔口?????? nn2. 圓柱形外延管嘴的真空壓強(qiáng) 3. 外延管嘴的工作條件 （ 1） 作用水頭： （ 水柱 ） （ 2） 管嘴長(zhǎng)度： Hgpgp ac ???? )( Hgppgp cavc ????? mH 90 ? dl )4~3(? ?? ?? 39。SSSSSS ???3213211:1:1::SSSQ ? 環(huán)狀管網(wǎng) 計(jì)算原則 （ 1）節(jié)點(diǎn)流量的代數(shù)和為零 （ 2）沿任一閉合環(huán)路水頭損失的代數(shù)和為零 （六）有壓管中的水擊 1 . 水擊現(xiàn)象 在有壓管中 ,因某種原因 (水電站甩負(fù)荷、水泵 運(yùn)行時(shí)突然關(guān)閉）時(shí)水流流速突然變化產(chǎn)生壓強(qiáng) 急劇變化（交替升降），壓強(qiáng)交替變化如同用錘子 擊打管壁，成為水擊（水錘）。 一、特性及發(fā)生條件 水力坡度 J（＝ hf/l）＝水面坡度 Jz＝河底坡度 i，是 明渠均勻流的特性 發(fā)生條件： 渠中流量保持不變；渠道為長(zhǎng)直棱柱體；順坡渠道 (即河底高程沿水流方向降低 )；渠壁粗糙系數(shù)沿程不變，沒有局部損失等。 二、明渠均勻流基本公式及斷面水力要素 明渠的水力基本計(jì)算公式 為： constAvQ ?? RJcv ?明渠均勻流中，水力坡度 J 與底坡 i相等， 所以 RiACQ ? iKQ ?或?qū)憺椋? 謝才公式 611 RnC ?曼寧公式 : RACK ?流量模數(shù)斷面水力要素 ：斷面面積 A，濕周 χ，水力半徑 R 渠道斷面 212 mhb ???? 212)(mhbhmhbAR?????? 越大邊坡越緩mctgm ??過流斷面面積 : A=(b+mh)h 濕周 : m為梯形渠道兩側(cè)邊坡的斜傾程度，稱為邊坡系數(shù) 水力半徑： 矩形斷面： 三、明渠水力最優(yōu)斷面和允許流速 322135213261111?iAniARnQRnCRiACAvQ??????????水力最優(yōu)斷面 定義：在底坡 i 、糙率 n、過流斷面 A一定前提下， 渠道輸水能力最大 的那種斷面（形狀、尺寸）。 012 22 ?????? mmhAdhd ?對(duì)于梯形斷面，根據(jù)水力最優(yōu)斷面的定義，對(duì)上式求導(dǎo)即得水力最優(yōu)斷面的條件 : ? ? ? ? 水力最佳寬深比mmhb hh ???? 212?將 A=（ b+mh） h 代入上式，整理可得 ? ? 2??hh hb?矩形斷面， m＝ 0，其水力最優(yōu)寬深比為 說明矩形渠道水力最優(yōu)斷面的底寬應(yīng)是水深的 2倍。 梯形渠道： m1， βh1，即 bh， 水力最優(yōu)斷面為窄深型。 取決于渠道材料特性 不淤流速 : 渠道免遭淤積的最小流速 v39。 取決于懸浮泥沙顆粒大小 渠道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使其斷面平均流速在運(yùn)行范圍內(nèi)： 39。39。其余4個(gè)變量，再根據(jù)工程條件確定 3個(gè)量，求解一個(gè)未知量 1 校核渠道輸水能力 Q 一般是對(duì)已成工程進(jìn)行校核性計(jì)算，已知條件 :m、 b、 h、 i、 n，可用下式直接求解。 2/13/2 iRQAn ?3 確定渠道的底坡 此類問題為設(shè)計(jì)渠道的底坡 ,已知條件 : Q、 b、 h、 m、 n，求解底坡。 ),( inhbmfQ ?∵ 該方程有 6個(gè)變量， 4個(gè)已知量， 2個(gè)未知量，方程有多組解 ∴ 應(yīng)根據(jù)工程條件，先確定底寬 b或水深 h,求水深 h或底寬 b。 （ 1）確定渠道的 正常水深 (a) 試算圖解法 : 依工程條件確定底寬 b， 試算水深 h。 (方法與確定渠道的水深相同 ) ? ?3/222/12/5)12()(1mhbihmhbnQ ????五、圓形斷面無壓排水管水力計(jì)算 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ 1）污水管應(yīng)按不滿流計(jì)算，設(shè)計(jì)最大充滿度按下表。 （ 3）排水管最小設(shè)計(jì)流速： 在設(shè)計(jì)充滿度時(shí)，污水管道： 管徑 d ≤500mm， v=。 管徑 (mm) 150～ 300 350～ 450 500～ 900 ≥1000 最大設(shè)計(jì)充滿度 α＝ h/d 計(jì)算步驟 （ 1）確定充滿度 α ，（ 2）由 h/d＝ sin2（ θ /4）求出充滿角 θ ，（ 3）求出水力要素，（ 4）代入謝才公式求解 例 ：某圓形污水管道管徑 d=600mm，管壁粗糙系數(shù) n=，管道底坡 i=，求最大設(shè)計(jì)充滿度時(shí)的流速及流量。 4sin2 ?? ??dh則：過水?dāng)嗝婷娣e ? ? 222 n8 mdA ??????? ???? ????濕周 md ???? ???水力半徑 mAR ???謝才系數(shù) smRnC / 11 2/16/16/1 ????所以：流速 smRiCv / ?????流量 smvAQ / 3???六、明渠非均勻流的水流狀態(tài) 明渠中擾動(dòng)波傳播速度 mghc ?式中 : hm— 平均水深 急流、緩流、臨界流 臨界流 Fr=1 緩流 Fr1 急流 Fr1 mghc ?mghvFr ?第七節(jié) 滲流定律、井和集水廊道 流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)稱為 滲流 。滲流模型的實(shí)質(zhì)是把滲流運(yùn)動(dòng)看作是 整個(gè)空間內(nèi)的連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng) 。 如圖為設(shè)置在水平不透水層上的水平廊道。設(shè)廊道中水深為 h，當(dāng) x＝ L時(shí)，水深為 H。 LhHkq2)( 22 ??得：根據(jù)達(dá)西定律并積分可0qL2Q ＝總流量四、井的滲流量計(jì)算 ??? 承壓井（自流井）叫潛水井普通井（無壓井），也井的分類： 潛水井 按 井底是否直達(dá)不透水層而分為完全井和不完全井 022lg)(rRhHkQ ??kSR 3000?完全潛水井的產(chǎn)水量為 影響半徑： )lg(0rRktsQ ?ksR 3000?自流井的滲流 產(chǎn)水量公式 : 影響半徑： 自流井的滲流 大口井的滲流 r0＝ 210m，一般為不完全井 SKrRrKSQ 002112?????井群的滲流 井群滲流示意圖 )lg(1lg)(321220nrrrrnRzHkQ?????????????? ??????? )lg(21022nrrrnRkQHz第八節(jié) 量綱分析和相似原理 一、量綱分析 量綱和單位 量綱： 每一個(gè)物理量都包括量的數(shù)值及量的種類（類別）（如長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量 …… ），而物理量的種類習(xí)慣上就稱為量綱（或因次）。 量綱一的量即無量綱量，也稱純數(shù)。 利用量綱和諧原理可以檢驗(yàn)?zāi)骋晃锢矸匠淌降恼_性。 任意物理過程，包括 k+1個(gè)物理量，如果選擇其中 m個(gè)作為基本物理量，那么該物理過程可以由 [(k+1)m]個(gè)量綱一的量所組成的關(guān)系式來描述。 （ 2）寫出 π 式 ),( ?? lvdfp ???例： 有壓管道兩測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)降 △ p與管長(zhǎng) l、管經(jīng) d、絕對(duì)粗糙度 K、管斷面平均流速 v、流體密度 ρ、流體動(dòng)力粘性系數(shù) μ有關(guān)，應(yīng)用 π定理建立壓強(qiáng)降 △ p的表達(dá)式。 Re1??dvdv???dldfvp Re),(2????又 所以上式寫為 二、流動(dòng)相似的概念 1 幾何相似 幾何相似 是指原型和模型的線性變量間存在著固定的比例關(guān)系，即對(duì)應(yīng)的線性長(zhǎng)度的比值相等。 mpt tt??tlmmppmpu tltluu??? ???//tltummppmpa tutuaa????? 2// ????時(shí)間比尺： 速度比尺： 加速度比尺： ?動(dòng)力相似是指原型和模型中相應(yīng)點(diǎn)處流體質(zhì)點(diǎn)所受的同名力的方向相同且具有同一比值。幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提，動(dòng)力相似是決定模型和原型流動(dòng)相似的主導(dǎo)因素，運(yùn)動(dòng)相似是幾何相似和動(dòng)力相似的具體表現(xiàn)。要使模型與原型中的流動(dòng)相似，應(yīng)使其初始狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)要素相似。 邊界條件： 邊界條件同樣是影響流動(dòng)過程的重要因素。 根據(jù)牛頓第二定律 ,力的比尺可表示為 : 1 一般相似準(zhǔn)則 2223)()()()(ultllmpmpmpF VaVamamaFF ???????????? ??????122 ?ulF?????三 相似準(zhǔn)則 或?qū)憺? 2222mmmmppppulFulF?? ?mp NeNe )()( ?也可改寫為 式中 : 為量綱一的量，稱為牛頓數(shù)（或牛頓相似準(zhǔn)數(shù)），以 Ne表示 兩流動(dòng)的動(dòng)力相似，歸結(jié)為牛頓數(shù)相等，即 上式稱為牛頓相似準(zhǔn)則，它是流動(dòng)相似的一般準(zhǔn)則。 2/1l2/1llult // ?????? ???2/5l2/1l2luAQ ?????? ???2/1lu ?? ?流速比尺 流量比尺 時(shí)間比尺 3 粘滯力相似準(zhǔn)則（雷諾準(zhǔn)則） ullulmpT TT ?????????????? ???? 12dyduAT ??? ? ???因?yàn)轲? ，又 ，則 TF ?? ?122 ?ulF????? 22 ulul ??????? ??? ?1????? lu又因?yàn)? 則 即 ?ul式中， 為量綱一的量，稱為雷諾數(shù)，以 Re表示，即 mp(Re)(Re) ? 表明，在單一粘滯力作用下的相似系統(tǒng)，其雷諾數(shù)應(yīng)該相等，稱為粘滯力相似準(zhǔn)則，或稱雷諾準(zhǔn)則。在阻力平方區(qū)的明渠也只要考慮重力相似準(zhǔn)則同時(shí)滿足幾何相似，而不必考慮雷諾相似。 5 其他相似準(zhǔn)則 彈性力相似準(zhǔn)－柯西準(zhǔn)則 表面張力相似準(zhǔn)則－韋伯準(zhǔn)則 等 基本量綱與導(dǎo)出量綱 量綱和諧原理的應(yīng)用 重力、粘性力相似準(zhǔn)則的物理意義 第九節(jié) 流體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量 一、流速測(cè)量 浮標(biāo)法：在運(yùn)動(dòng)流體中投放浮子（或氣泡），作為示蹤物，每隔一段時(shí)間，連續(xù)測(cè)記位置或拍攝軌跡，算出水流流速 畢托管測(cè)速法－點(diǎn)流速 hgu ?? 2?流速儀 旋槳式流速儀 激光流速儀 二、壓強(qiáng)測(cè)量 壓強(qiáng)量測(cè)時(shí)分為靜水壓強(qiáng)量測(cè)和動(dòng)水壓強(qiáng)量測(cè)，在動(dòng)水壓強(qiáng)量測(cè)中又可分為時(shí)均壓強(qiáng)量測(cè)和瞬時(shí)壓強(qiáng)量測(cè)。瞬時(shí)壓強(qiáng)的量測(cè)則需要使用特制的 壓強(qiáng)傳感器 及相應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 三、流量測(cè)量 體積法或重量法 測(cè)定固定時(shí)間通過某斷面流入標(biāo)定容器內(nèi)液體的體積，即可求得流量