水力学恒定非均匀渐变流精读.pptx

水利1241 第六组 组长：唐纪会 组员：仇才文 宋生成 吴 峥 希 溢 水力学恒定非均匀渐变流 主要内容： 微 分 方 程 水 面 曲 线 分 析 水 面 曲 线 的 计 算 明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式 ——水深h（或水位z）沿流程的变化情况 棱柱体明渠 式中 棱柱体或非棱柱体明渠 返回 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析 几点说明： 2.影响水深沿程变化的因素 底坡i 流态Fr，用hk直观反映 i0时，比较h与h0 3.分区命名 a1 a3 a2 b1 b2 b0 b′ c1 c2 c3 c0 c′ 缓坡a区的水面线分析 壅水曲线 向上游 以N-N线为渐近线 向下游 以水平线为渐近线 a1 缓坡b区的水面线分析 降水曲线 向上游 以N-N线为渐近线 向下游 与K-K线有成垂直的趋势 b1 缓坡C区的水面线分析 壅水曲线 向下游 与K-K线有成垂直的趋势 向上游水深受来流条件所控制。 各类水面曲线的型式及十二条水面线的规律： a、c区为壅水曲线；b区为降水曲线 当h→h0时，以N-N线为渐近线； 当h→hk时，与K-K线有成垂直的趋势； 当h→∞时，以水平线为渐近线 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（一） 第一步：定出各段渠道上的K-K线与N-N线（正坡时）； 第二步：分析变坡渠道上、下游的水流流动情况，定出控制水深； 第三步：画出非均匀渐变流的水面线 b1 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（二） a1 b1 b2 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（三） b0 b2 b0 b2 变坡棱柱体渠道非均匀渐变流水面线的定性分析（四） 返回 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算 ——逐段试算法 计算公式 计算方法： 首先将明渠划分成若干流段，然后由流段的已知断面求未知断面，逐段推算。 根据不同情况，实际计算可能有两种类型： （1）已知流段两端的水深，求流段的距离△s （2）已知流段一端的水深和流段长△s，求另一端断面水深 适用于棱柱体明渠，先分析出水面曲线的变化趋势，根据已知的一端水深，假设另一端水深，求出其△s 可用于棱柱明渠和非棱柱体明渠，计算时可假设另一端断面的未知水深，计算出一个△s，与已知的△s相等则假设水深即为所求，若不等，需重新假设，直到算得的△s与已知的△s相等为止。 例1：一长直棱柱体明渠，底宽b为10m，边坡系数m为1.5，糙率n为0.022，底坡i为0.0009，当通过流量Q为45m3/s时，渠道末端水深h为3.4m，要求计算渠道中的水面曲线。 解:(1)由于渠道为顺坡明渠，故应先判别渠道是缓坡还是陡坡，水面线属于哪种类型。 分别计算出：hk=1.2m，h0=1.96m (计算略) iik △s1 (2)依式 =253.2m △s2 例2：某一边墙成直线收缩的矩形渠道，渠长60m，进口宽b1为8m，出口宽b2为4m，渠底为反坡，i为-0.001，粗糙系数n为0.014，当Q为18m3/s时，进口水深h1为2m，要求计算中间断面及出口断面水深。 解： 采用试算法，即假设中间断面水深hd中 =1.8m，计算得△s=93.4m，与实际长度30m相差很大，重新假设hd中 =1.9m，计算得△s=29.58m，与实际长度非常接近，即可认为中间断面水深为1.9m。 同样方法计算出出口断面水深为1.5m。