[工学]工程流体力学放映10章.ppt

理解闸孔出流计算 §10—3 水跃和跌水 （5）J（h）随 h 变化曲线： §10—8 闸孔出流 §11—6 水工建筑物下游水流衔接与消能 （2） 依据水流行近堰体的条件： 1 侧收缩堰； 2 无侧收缩堰。 B b 1 正堰 v v 3 侧堰 v 2 斜堰 （3） 依据堰与渠道中水流的方向： （4） 依据堰口的形状： 1 三角堰 3 梯形堰 2 矩形堰 4 流线形堰 1 自由式； 2 淹没式。 （5） 依据下游水位是否影响泄流： 一、薄壁堰 1、完善堰流与非完善堰流： 当堰上水头H 较小时，水舌将贴壁而下， 形成不完善堰流，影响泄流能力；当H 增加 时，水舌离开壁面，但如果水舌与壁面间没 有良好的通风，仍会出现不完善堰流，故在 薄壁堰中应保持水舌下通风充分，以使其为 完善堰流。 （1）自由式 （完全堰） 2、矩形薄壁堰 完全堰——无侧收缩、自由式、水舌下通风、 矩形、薄壁、正堰。 2 有侧收缩堰： 1完全堰: m0—式10—104 m—式10—105 m0——式10—106 堰下游水面高于堰顶； 1 必要条件： hs 0 2 充分条件： Z p1 0.7 下游发生淹没水跃。 （2）淹没式堰流（潜堰）： σ—式 10—108 淹没条件： H p p1 hs Z ht 3、三角形堰 ——可分成若干矩形堰，再积分。 基本公式同矩 形，可作适当 变换，如: 式 10—110， 10—111。 4、梯形堰 自阅 二、实用溢流堰 真空堰 非真空堰 （2） 折线型实用堰 （1） 曲线型实用堰 折线型 曲线型 ——主要用于蓄水或挡水，其剖面可设计成 曲线型，折线型。 1、分类： ——堰面曲线轮廓低于水舌曲线下缘时，在设计 水头下，水舌将在局部范围内与堰面脱离， 形成真空， 即真空堰。 真空堰因存在真空，可使过流能 力增加，但负压过大会造成堰表面 发 生汽蚀此处的最大允许真空值。 为 3～5米水柱。 1真空堰 2非真空堰 ——堰剖面曲线与堰溢流时水的流线一致，水 舌下缘与壁面曲线相吻合，保证在设计水 头下达到最大过流量， 水流作用于液面上 的压强近似大气压。 判别淹没条件同薄壁堰。 2、计算式 （1）自由式无侧收缩： 1 m 曲：0.43～0.50 折：0.35～0.43 （2）有侧收缩： （3）淹没式： 真：0.5； 非：0.45 2ε——式 10—116。 3 其它分别查有关表格。 三、宽顶堰 小桥过水、无压短涵管、分洪闸、泄水闸等 一般都属于宽顶堰水流计算。 1、水力现象分析： （1）当 H δ 4 2.5 时，堰顶水面只有一次跌落， 堰坎末端偏上游处的水深为临界水深 h cr 。 工程中常见的是第二种宽顶堰 时，堰顶水面出现两次跌落， H δ 10 4 （2）当 其水深为：h c≈（0.8～0.92）h cr 在最大跌落处形成收缩断面， 2、堰流基本公式： 注：对有侧收缩和淹没宽顶 堰在上式的基础上分别乘以 侧收缩系数ε和淹没系数σ。 系数： 2ε 同实用堰； 3σ 表10—9。 1 m 查表10—10； 2σ 表10—9。 有坎宽顶堰： 无坎宽顶堰： 1 m 式10—119，10—120； 3ε 已考虑进 m，不单算。 3、淹没判别的标准： 1 必要条件： h s ≥ (0.75～0.85)H 0 h s 0 ； 2 充分条件： 或 h s ≥(1.25～1.35) h cr 三类水力计算， 分别为计算： Q ，H，B 四、堰流水力计算 薄壁堰、 实用堰、 宽顶堰 一、简介 1、消能——消除或缩短泄水建筑物下游急流段的措施，简称消能。 2、消能的设计原则—— 在控制的局部流段内，增加水流的紊乱、 消减水流流速，消除对河床的有害能量。 3、消能的方法: 底流式消能、 面流式消能、 挑流式、 人工加糙、 单级跌水或多级跌水。 （1）底流式消能： 特点： 水流的主流在渠底，有消力池或消力槛。 设计原则： 在消力池或消力槛前造成淹没式水跃，以利用水跃消能。 适用范围： 多用于软土地基上的中、低水头泄水建筑物下游。 （2）面流式消能： 特点： 将主流引向下游水面，并在河床与表层水之间形成旋涡区 以消耗能量。 利用平顶或小挑角鼻坎，将游急流送到下游水流表面。为了造成面流式消能，多用平顶或小挑角鼻坎，并将鼻坎顶端造成戽勺形，使水流在戽勺内形成水跃，在坎后形成面流，在戽内、跌坎下游、下游水面形成三个