工程流体力学课件6明渠水流两种流态及其转换.pptVIP

校核渠道输水能力 已知 m b h n i,求Q 无压圆管是指不满流的长管道，如污水管道、 雨水管道、无压长涵管等 第五节 无压圆管均匀流 无压圆管均匀流过水断面的水力要素 一、充满度 满流 非满流 二、无压圆管的最佳充满度 水力最佳发生在非满流时 （满流之前） 相对流量、相对流速无量纲曲线 面积A和湿周χ随着水深的变化趋势不同 最大设计充满度 管径 d/mm 或暗渠 H/mm 最大设计充满度α 150-300 0.6 350-450 0.7 500-900 0.75 1000 0.8 本章作业 习题 6.1， 习题 6.2， 习题 6.10， 习题 6.8 第七章 明渠水流的流态 及其转换 第一节 缓流和急流 第二节 流态判别的方法 第三节 水跃和水跌 第一节 缓流和急流 缓流： 水流徐缓，遇到障碍物阻水时，水面壅高并能逆流上传至较远地方。 常见于底坡平缓的渠道或枯水季节的平原河流中。 急流： 水流湍急，遇到障碍物阻水时，水面仅在附近隆起，对上游来流无影响。 常见于山丘和丘陵地区的陡槽、险滩中。 第二节 流态判别方法： 1、波速（c）法、水流遇到障碍物后产生波动（扰动），扰动产生的波速称为微幅干扰波波速。 静止水 V=0 运动水 V 2、弗劳德数法 弗劳德数： —— 表征动能 —— 缓流 —— 急流 ——临界流 3、 断面比能法 z0 h cosθ h z z0 θ 0 0 v Q 上图为一明渠非均匀流，以渠底为基准面， 过水断面单位液重的总能量为 当底坡θ（6°）较小的渠道， cosθ≈1，则 式中，E s 为断面比能（断面单位能量） 比较 z0 h cosθ h z z0 θ 0 0 v Q E 和 Es 两者相差一个渠底高程，Es与渠底高程无关 流量一定时，Es 是断面形状、尺寸的函数 当流量和断面形状一定时，Es 是水深函数 例如，均匀流 断面比能曲线 Es h 渐近线1： 横坐标为渐近线 渐近线2： 坐标轴成45°直线 当 , 流态为临界流 当 , 流态为临界流 临界流方程 或 Hk 为临界水深 Es min h hk Es 缓流 * * 第1章 流体及其主要物理性质 第2章 流体静力学 第3章 流体动力学基础 第4章 流动阻力和水头损失 第5章 孔口、管嘴出流及有压管流 第6章 明渠均匀流 第7章 明渠水流的两种流态及其转换 第六章 明 渠 均 匀 流 第一节 概 述 第二节 明渠均匀流特性及公式 第三节 水力最佳断面及允许流速 第四节 无压圆管均匀流 基本内容 1、了解明槽水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明槽底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。 2、了解明槽均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明槽均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。 3、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率n值。 4、掌握明槽均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。 教学内容、重点及难点 第一节 概 述 明渠是人工修建或自然形成的具有自由表面的渠槽。 明渠水流分类： 明渠恒定流 明渠非恒定流 明渠均匀流 明渠非均匀流 明渠非均匀流 无 A A Q Cross section A-A 人工渠道、天然河道以及未被液流所充满的管道都是明渠流. 明渠流与有压流区别 有压管流： ① 具有封闭的湿周； ② 压力是流动的主要动力。 明渠流： ① 具有自由水面（即水面压强为大气压）； ② 重力是流动的主要动力； ③ 明渠水面线即测压管水头线 一、明渠横断面 1.天然河道的横断面 呈不规则形状，分主槽和滩地 枯水期：水流过主槽 丰水期：水流过主槽和滩地 滩 地 主 槽 断面确定：根据