U形渠道临界水深、弗劳德数和水跃的研究.pdfVIP

198 西安理工大学学报 JournalofXi’anUniversityofTechnology(2012)Vo1．28No．2 文章编号：1006-4710(2012)02-0198-06 U形渠道临界水深、弗劳德数和水跃的研究 张志昌，李若冰 (西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安710048) 摘要：提出了U形渠道临界水深、弗劳德数和水跃的计算方法。给出了u形渠道临界水深的迭代 计算公式和弗劳德数的显式计算公式，推导出了u形渠道的水跃方程，与文献 [7]的实测数据进行 了对比分析，验证了公式的可靠性。 关键词：U形渠道；临界水深；弗劳德数；水跃 中图分类号 ：TV135 文献标志码 ：A ResearchonCriticalW aterDepth．FroudeNumberandHydraulic JumpofU-ShapedChannel ZHANG Zhichang．LIRuobing (FacultyofWaterResourcesandHydroelectricEngineering，Xi’na UniversityofTechnoloyg，Xi’an710048，China) Abstract：Thispaperpresentsthecalculationmethodofthecriticalwaterdepth、Froudenumberandhy· drauliciumpofU．shapedchanne1．An iterativecalculationformulaforthecritical waterdepth ispro． posed，anexplicitfomr ulaofFroudenumberiSgivenaswel1．Andatthesametime，theequationabout thehydrauliciumpofU。shapedchannelisdeduced．Thecomparativeanalysisismadeofthemeasured datacitedinreference(7)。wherebytestifyingtheequationreliability． Keywords：U—shapedchannel；criticalwaterdepth；Froudenumber；hydraulicjump U形渠道是明渠灌溉、排水和反拱型消力塘应 圆形、上部为梯形的u形渠道的水跃方程、水跃长 用的主要断面形式。目前对其水力特性的研究主要 度和消能率的计算方法，但试验仅限于跃前水深在 集中在正常水深和水力最佳断面上，关于临界水深、 圆形断面内，跃后水深在梯形断面 内的一种工况，没 弗劳德数和水跃的研究较少。U形渠道的水跃是反 有给出u形渠道水跃计算的一般公式；文献 [9]利 拱型消力塘设计的重要 问题，因此对水跃的研究有 用连续方程和雷诺方程 ，推导了圆形断面和U形渠 着重要的实际意义。 道的水跃方程，结论是该方程与矩形和其他断面形状 文献[1][2]提出了u形渠道正常水深和水力 的共轭水深方程一致，由此证明在U形渠道中仍然可 最佳断面的计算方法以及迭代公式；文献[3][4]采 以使用水跃的一般方程；文献 [10]也研究了一般 u 用数学拟合的方法研究了宽浅式 (圆形上部梯形断 形渠道水跃共轭水深的计算方法，其结果仍然是文献 面边坡系数 1)和窄深式(边坡系数m1)U形 [7]的公式，没有推导过程。关于U形渠道流速分布 渠道正常水深的近似计算方法；文献 [5]将U形渠 的研究，近年来文献[11][12]已有一些研究成果。 道面积折算成一个近似的矩形和两个近似三角形， 本研究探讨U形渠道 的临界水深、弗劳德数和 并对 1000余组数据进行