薄壁堰流的水力计算.ppt

另外，工程上广泛应用的曲线型实用堰，其外形一般按照矩形薄壁堰流水舌缘曲线设计。所以，薄壁堰流的研究是具有实际意义的。 常用的薄壁堰，堰坎顶部的过水断面常作成矩形或三角形，分别称为薄壁堰或三角形薄壁堰。 （1） 矩形薄壁堰流 实验证明：当矩形薄壁堰流为无侧收缩，自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高。所以用来量水的矩形薄壁堰应使上游梁宽与堰宽相同；下游水位低于堰顶。此外为了保证堰为自由出流，还应满足： 1.单孔无侧向收缩 2.下游水位低，不影响出流 3.堰上水头不宜过小（一般应使H2.5厘米），否则溢流水舌受表面张力作用，使出流很不稳定。 4.水舌下面的空间与大气相通。否则由于溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空。这种出流也是不稳定的。 无测收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量按（8-1）式计算，即 为了便于根据直接测出的水头来计算流量，可改写（8-1）式，把行近流速的影响包括在流量系数中去： 令 则得 （8-2） 式中，包括行近流速影响的流量系数m0可按下列经验公式计算（雷保克公式） （8-3） 式中P为上游堰高，H及P均以米计。上式用于H≥0.025m， ≤2m条件下。 有侧向收缩的矩形薄壁堰的流量系数可以用板谷——手岛公式进行计算 （2）直角三角形薄壁堰流 当所需测量的流量较小（例如Q0.1米3/秒）时，若应用矩形薄壁堰流则水头过小，误差增大。一般可改用直角三角形薄壁堰，其计算公式为 Q = 1.4 H5/2 （8-4） 因此曲线坎上闸孔出流的流量系数不同于平顶坎上闸孔，流量公式与平顶坎的相同： 流量系数 1．对于平板闸门，与闸门 型式闸门相对开度，和底缘与 水平的夹角有关： 式中，θ值如图所示。 2．对于弧形闸门 上式适用于 四、曲线坎上闸孔淹没出流 实际工程中，曲线坎上淹没出流比较少见，一般认为下游水位超过坎顶，为淹没出流，流量公式为： 式中： 为曲线坎上闸孔自 由出流的流量系数。 为下游水面超过坎顶 的高度。 例8-9 某水库溢流坝共五孔，每孔净宽b′为7m；坝顶设弧形闸门。试求坝顶水头H为5m，各孔均匀开启，开度e为1m时，通过闸孔的流量（不计行近流速水头）。 解： ， 闸孔流量系数 则通过闸孔的流量为 8-4 堰流 一、堰流的基本公式 采用能量方程推导 对于1-1断面，不符合直线分布规律，故用 表示。 令 得到 设堰的溢流宽度为b，1-1断面的水舌厚度用kH0来表示，k反映堰顶水流垂直收缩系数，则过水断面面积bkH0 故流量为： 令 则 在实际应用中，堰顶上设有边墩及闸墩B=nb，这将使得堰流发生侧向收缩，降低了过流能力，这种堰流就是有侧向收缩堰流，反之为无侧向收缩堰流。 当堰的下游水位较高，或堰高较小时，使堰的泄流能力减小，这种堰流成为淹没出流，反之为自由出流。 因此，在堰流的计算中，考虑侧向收缩或淹没对流量的影响，用侧向收缩系数 ，和淹没系数 进行修正，得到堰流的基本公式为： 二、 薄壁堰流的水力计算 薄壁堰流具有稳定的水头和流量关系，因此常作为水力模型试验或野外测量中一种有效的量水工具。常用的薄壁堰顶部过水断面常作成矩形或三角形，分别称为： （一）矩形薄壁堰流 薄壁堰流由于具有稳定的水头和流量关系，因此，常作为水力模型试验或外测量中一种有效的量水工具。有些临时性的挡水建筑，如叠梁闸门也可近似作薄壁堰流计算。 适用范围： P12H， H=0.05~0.25m，