水力学基础课件-第六章-明渠恒定非均匀流.ppt
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- 水力学 基础 课件 第六 明渠 恒定 均匀
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1、第六章 明渠恒定非均匀流人工渠道或天然河道中的水流绝大多数是非均匀流。明渠非均匀流的特点:流线不是相互平行的直线,同一条流线上各点的流速(包括大小和方向)不同,明渠的底坡线、水面线、总水头线彼此互不平行。在明渠非均匀水流中,若流线是接近于相互平行的直线或者说流线间夹角很小,流线的曲率半径很大,这种水流称为明渠非均匀渐变流。反之为明渠非均匀急变流。第六章 明渠恒定非均匀流 本章着重研究在恒定流情况下,明渠非均匀渐变流的水流要素沿流程的变化规律,主要研究明渠水深(或水位)沿流程的变化规律,也就是要分析研究关于水面曲线的变化及其计算,以便恰当地确定明渠边墙高度,以及回水淹没的范围等等。第六章 明渠恒
2、定非均匀流6.1 明渠水流的三种流态 缓流:当明渠中水流受到干扰微波后,若干扰微波既能顺水流方向朝下游传播,又能逆水流方向朝上游传播,造成在障碍物前长距离的水流壅起,这时渠中水流就称为缓流。(如图)此时水流流速小于干扰微波的流速,即 w。第六章 明渠恒定非均匀流临界流:当明渠中水流受到干扰微波后,若干扰微波向上游传播的速度为零,这正是急流与缓流这两种流动状态的分界,称为临界流。此时=vw。第六章 明渠恒定非均匀流明渠水流流态的判别依据是佛汝德数 Fr:弗汝德数:Fr=当Fr 1,水流是缓流,当Fr=1,水流是临界流,当Fr 1,水流为缓流。hgv如果您有任何问题,如果您有任何问题,请毫不犹豫地
3、提出请毫不犹豫地提出 !In case of you have any question,DO NOT hesitate to ask me!第六章 明渠恒定非均匀流6.2 断面比能与临界水深一、断面比能、比能曲线 断面比能Es是以通过明渠断面最低点的水平面为基准的单位重量水体所具有的总机械能,可表示为:22222gAQhghsE第六章 明渠恒定非均匀流 当断面的形状、尺寸和流量一定的时候,Es只是水深h的函数。取=1,可导出:从上式可知:当0,必定Frl,水流是缓 流。当0,则Frl,水流是急流。当0,Fr1,是临界流,这时Es取极小值,对应的水 深是临界水深hk。23211FrgABQdh
4、dEs第六章 明渠恒定非均匀流二、临界水深hk 临界水深 hk是讨论明渠水流运动和水面线的重要参数,其计算公式为:kkBAgQ32第六章 明渠恒定非均匀流临界水深hk的计算方法为试算图解法、选代计算和查图法。要求能记住矩形断面明渠临界水深的计算公式:32322gqgbQkh第六章 明渠恒定非均匀流利用梯形断面明渠临界水深hk 可以判别明渠水流的流态:当明渠内水深hhk,水流为缓流;当明渠内水深hhk,水流为急流;当明渠内水深h=hk,水流为临界流。如果您有任何问题,如果您有任何问题,请毫不犹豫地提出请毫不犹豫地提出 !In case of you have any question,DO NO
5、T hesitate to ask me!第六章 明渠恒定非均匀流6.3 临界底坡、缓坡与陡坡 1、临界底坡(critical slope):在棱柱形渠道中,断面形状尺寸、流量一定时,在渠中形成均匀流,若均匀流的正常水深恰好等于该流量的临界水深,则这个渠道的底坡就称为临界底坡。第六章 明渠恒定非均匀流明渠均匀流的基本方程式:Q=AK CK(RK iK)1/2临界水深的条件式:则临界底坡的计算式为:kBkAgQ32kkkkkkkkBCgBRCAgi22第六章 明渠恒定非均匀流2、底坡的分类 缓坡、陡坡、临界坡 缓坡(iik):即实际的明渠底坡大于某一流量下的临界坡度,此时的渠底坡度称为陡坡。临界
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