不同水深流速分布及推力计算
不同水深流速分布及推力计算
一、流速分布及计算自然界中的水流大部分是湍流。
湍流是一种高度复杂的非线性流体运动，在空间中不规则、时间上无秩序，具有在运动过程中液体质点不断混掺的运动特性。
实际中流速计算一般根据实测数据进行推导，具有代表性的是“六点测流法”，2014年之后，声学多普勒流速剖面仪开始被采用，随后有部分学者提出了相应的“多点法测速计算”。
水流由于受到层间切应力的作用，其流速沿水深而变化，河底流速小，水面流速大，河底流速受河床的粘滞作用，基本为零。
理论上水流流速由下往上可分成直线层、过渡层、对数区和外层区，其相应的计算公式如下：(一) 直线层水流为层流（层流是流体的一种流动状态，它作层状的流动。
流体在管内低速流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。
流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。
管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。
），只受粘滞切应力，此时流速可按下式计算：μy=√ghJJ：水力坡度；0≤y<0.5%。
水力坡度，又称比降，是指河流水面单位距离的落差，常用百分比、千分比、万分比表示。
(二) 过渡层水流由层流向紊流过度，既受粘滞切应力，又受紊动切应力。
计算方法：近似按照直线层或者对数层公式计算。
（三）对数区水流为紊流，主要受紊动切应力影响，流速分布呈对数曲线规律,一般计算公式如下：uμy=A∙lgy+B其中A和B是系数，与床面粗糙情况有关，通过实际资料确定，y为计算点至河床的距离。
爱因斯坦提出的具体计算公式如下:μμy =5.75lg(30.2yk sx)其中k s为床面粗糙高度，可取床沙代表粒径；x为反映对流速分布实际影响的系数，与k sδ值有关；δ:为近壁层流层的厚度。
直线层、过度层、对数区合称为内层区，区内流速分布主要受床面的影响。
（四）外层区水流为紊流，其流速分布除受床面的影响外，还要受到上游来流条件和上部边界条件的影响，因而其分布规律偏离对数曲线而有一流速增值，计算公式的一般计算形式为：μμ∗=A∙lgy+B+πk∙ω(yh)式中，π为尾迹强度系数；k为卡门常数；ω为函数符号；π和k通过实测资料确定。
河道水深流速水利计算
河道水深流速水利计算河道水深和流速是水利工程中重要的参数，对于河流的管理和水利设计具有重要的影响。
在河道水深和流速的计算中，可以采用多种方法进行，下面将介绍两种常用的方法，分别是经验公式法和水力计算法。
经验公式法是一种简化的方法，根据大量的实测数据和经验公式，通过河道的特征参数来直接计算水深和流速。
这种方法适用于平缓、直线和均匀的河道，而且需要有一定的实测数据作为基础。
其中，薛缪斯公式（Chezy formula）是最常用的经验公式之一，其公式如下：V=C*R^(2/3)*S^(1/2)其中，V表示河道的流速(m/s)，C是摩擦系数，R是河道的水力半径(m)，S是水流的比降(m/m)。
通过该公式，可以计算出河道的流速。
然后，可以根据流速和河道的横截面积来计算河道的水深。
水力计算法是一种较为准确的方法，它基于流体力学原理，通过一系列的方程和计算方法，来计算水深和流速。
这种方法适用于各种不规则和复杂的河道，但需要了解河道的几何形状、边界条件和流体的物理特性。
其中，積分型一维水动力学方程（St. Venant equations）是最常用的水力计算方法之一，其方程如下：∂A/∂t+∂Q/∂x=0∂Q/∂t+∂(QU)/∂x+gA∂Z/∂x=Sf-gA∂h/∂x其中，A表示河道的横截面积(m²)，Q是过河道横截面的流量(m³/s)，U是平均流速(m/s)，g是重力加速度(m/s²)，Z是水面高程(m)，Sf是河道摩擦力(m/s²)，h是河道水深(m)，x和t分别是河道距离和时间。
通过求解这组方程，可以得到河道中各点的水深和流速分布。
在实际的水利工程中，根据具体的情况和目的，可以选择合适的方法来计算河道的水深和流速。
经验公式法简单快捷，适用于简化的情况；水力计算法准确可靠，适用于复杂的情况。
同时，还可以结合实测数据和经验公式，通过调整参数来提高计算的准确性。
总之，河道水深和流速的计算是水利工程设计和管理的重要内容，需要根据具体情况选择合适的计算方法，并结合实测数据进行验证和调整。
(完整版)不同水深流速分布及推力计算
一、流速分布及计算自然界中的水流大部分是湍流。
湍流是一种高度复杂的非线性流体运动，在空间中不规则、时间上无秩序，具有在运动过程中液体质点不断混掺的运动特性。
实际中流速计算一般根据实测数据进行推导，具有代表性的是“六点测流法”，2014年之后，声学多普勒流速剖面仪开始被采用，随后有部分学者提出了相应的“多点法测速计算”。
水流由于受到层间切应力的作用，其流速沿水深而变化，河底流速小，水面流速大，河底流速受河床的粘滞作用，基本为零。
理论上水流流速由下往上可分成直线层、过渡层、对数区和外层区，其相应的计算公式如下：(一) 直线层水流为层流（层流是流体的一种流动状态，它作层状的流动。
流体在管内低速流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。
流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。
管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。
），只受粘滞切应力，此时流速可按下式计算：μy=√ghJJ：水力坡度；0≤y<0.5%。
水力坡度，又称比降，是指河流水面单位距离的落差，常用百分比、千分比、万分比表示。
(二) 过渡层水流由层流向紊流过度，既受粘滞切应力，又受紊动切应力。
计算方法：近似按照直线层或者对数层公式计算。
（三）对数区水流为紊流，主要受紊动切应力影响，流速分布呈对数曲线规律,一般计算公式如下：uμy=A∙lgy+B其中A和B是系数，与床面粗糙情况有关，通过实际资料确定，y为计算点至河床的距离。
爱因斯坦提出的具体计算公式如下:μμy =5.75lg(30.2yk sx)其中k s为床面粗糙高度，可取床沙代表粒径；x为反映对流速分布实际影响的系数，与k sδ值有关；δ:为近壁层流层的厚度。
直线层、过度层、对数区合称为内层区，区内流速分布主要受床面的影响。
（四）外层区水流为紊流，其流速分布除受床面的影响外，还要受到上游来流条件和上部边界条件的影响，因而其分布规律偏离对数曲线而有一流速增值，计算公式的一般计算形式为：μμ∗=A∙lgy+B+πk∙ω(yh)式中，π为尾迹强度系数；k为卡门常数；ω为函数符号；π和k通过实测资料确定。
水力学常用计算公式
水力学常用计算公式水力学是研究液体流动的力学学科，其中包含了一系列常用的计算公式。
以下是一些水力学常用计算公式的介绍：1.流速计算：流速是流体通过一个截面的体积流量与该截面的面积之比。
常用的流速计算公式有：-海明公式：V=K*R^2/3*S^1/2，其中V表示流速，K为常数，R为液体通过管道、河道等的湿周长度，S为这段的坡度。
-曼宁公式：V=K*R^(2/3)*S^(1/2)，其中V表示流速，K为摩擦系数，R为水流断面湿周和湿径的比值，S为水流的坡度。
2.流量计算：流量指的是单位时间内流经其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：-面积乘以流速：Q=A*V，其中Q表示流量，A为液体流动截面的面积，V为流速。
-引伯定理：Q=Cd*A*dH^1/2，其中Q表示流量，Cd为管道或孔洞的流量系数，A为流动截面的面积，dH为压力差。
3.湿周计算：湿周是液体通过管道、河道等截面时湿润的周边长度，常用的湿周计算公式有：-圆形截面的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为圆的直径。
-矩形截面的湿周：P=2*(L+H)，其中P表示湿周，L为矩形的长，H 为矩形的高。
-圆形管道的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为管道的直径。
4.重力控制流量计算：重力控制流量是指由重力作用下，液体流经管道、河道等截面时的流量。
-拉金方程：v=C*(2g*H)^1/2，其中v表示流速，C为拉金系数，g为重力加速度，H为压力头。
5.水头计算：水头是流体流动过程中的压力能。
常用的水头计算公式有：-静水头：H=h+P/ρg+V^2/2g，其中H表示总水头，h为液面高度，P 为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，V为速度。
-压力头：P/ρg，其中P为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。
-速度头：V^2/2g，其中V为速度，g为重力加速度。
以上只是水力学中一些常用的计算公式，还有很多其他的公式在不同的具体问题中也会使用到。
不同水深流速分布及推力计算
一、流速分布及计算自然界中的水流大部分是湍流。
湍流是一种高度复杂的非线性流体运动，在空间中不规则、时间上无秩序，具有在运动过程中液体质点不断混掺的运动特性。
实际中流速计算一般根据实测数据进行推导，具有代表性的是“六点测流法”，2014年之后，声学多普勒流速剖面仪开始被采用，随后有部分学者提出了相应的“多点法测速计(。
），(水流为紊流，主要受紊动切应力影响，流速分布呈对数曲线规律,一般计算公式如下：u=A?lgy+Bμy其中A和B是系数，与床面粗糙情况有关，通过实际资料确定，y为计算点至河床的距离。
爱因斯坦提出的具体计算公式如下:μμy =5.75lg(30.2yk sx)其中k s为床面粗糙高度，可取床沙代表粒径；x为反映对流速分布实际影响的系数，与?k sδ?值有关；δ:为近壁层流层的厚度。
直线层、过度层、对数区合称为内层区，区内流速分布主要受床面的影响。
（四）外层区水流为紊流，其流速分布除受床面的影响外，还要受到上游来流条件和上部边界条件的影响，因而其分布规律偏离对数曲线而有一流速增值，计算公式的一般计算形式为：μμ∗=A?lgy+B+πk?ω(yh)式中，π为尾迹强度系数；k为卡门常数；ω为函数符号；π和k通过实测资料确定。
y意义同前，h为断面水深。
(五)实际应用在实际中，通常将对数区的流速分布公式推广到全部水深，根据全部水深上的流速分布资料来确定对数流速分布公式中的系数，再将对数流速分布公式用到全部水深上去。
在宽深比介于6至10之间的的河槽中，断面上任一点的水流不仅受到来自河底紊动涡体的作用，还同时受到来自河岸紊动涡体的作用。
纵向流速不仅沿水深变化，沿断面横向分布也是不均匀的，接近河岸的垂线与河心的垂线流速分布相差较大，岸边垂线的最大流速往往不在水面上。
河槽过于窄深时，河中心垂线的最大流速也不在水面。
（六）六点实测法计算垂线平均流速一般的流速垂线分布形式如右图所示。
设六点法测量的水深位置分别为h0 h1h2h3h4h 5,对应的流速分别为VV1V2V3V4V5,从表层到底层两层之间面积为分别为S0 S1S2S3S 4 S5，则用积分方法得到的垂线平均流速V计算公式如下：V=1H (S+S1+S2+S3+S4+S5)在传统的六点法测流中，通常是h0=0,h1=0.2H,h2=0.4H,h3=0.6H,h4=0.8H,h5=H,则上式可优化为V=110[V0+2（V1+V2+V3+V4）+V5]。
不同水深流速分布及推力计算
一、流速分布及计算自然界中的水流大部分是湍流。
湍流是一种高度复杂的非线性流体运动，在空间中不规则、时间上无秩序，具有在运动过程中液体质点不断混掺的运动特性。
实际中流速计算一般根据实测数据进行推导，具有代表性的是“六点测流法”，2014年之后，声学多普勒流速剖面仪开始被采用，随后有部分学者提出了相应的“多点法测速计算”。
水流由于受到层间切应力的作用，其流速沿水深而变化，河底流速小，水面流速大，河底流速受河床的粘滞作用，基本为零。
理论上水流流速由下往上可分成直线层、过渡层、对数区和外层区，其相应的计算公式如下：(一) 直线层水流为层流（层流是的一种流动状态，它作层状的流动。
流体在管内低速流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑。
流体的在管中心处最大，其近壁处最小。
管内流体的平均流速与最大流速之比等于。
），只受粘滞切应力，此时流速可按下式计算：μy=√ghJJ：水力坡度；0≤y<0.5%。
水力坡度，又称比降，是指河流水面单位距离的落差，常用、千分比、万分比表示。
(二) 过渡层水流由层流向紊流过度，既受粘滞切应力，又受紊动切应力。
计算方法：近似按照直线层或者对数层公式计算。
（三）对数区水流为紊流，主要受紊动切应力影响，流速分布呈对数曲线规律,一般计算公式如下：uμy=A?lgy+B其中A和B是系数，与床面粗糙情况有关，通过实际资料确定，y为计算点至河床的距离。
爱因斯坦提出的具体计算公式如下:μμy =5.75lg(30.2yk sx)其中k s为床面粗糙高度，可取床沙代表粒径；x为反映对流速分布实际影响的系数，与?k sδ?值有关；δ:为近壁层流层的厚度。
直线层、过度层、对数区合称为内层区，区内流速分布主要受床面的影响。
（四）外层区水流为紊流，其流速分布除受床面的影响外，还要受到上游来流条件和上部边界条件的影响，因而其分布规律偏离对数曲线而有一流速增值，计算公式的一般计算形式为：μμ∗=A?lgy+B+πk?ω(yh)式中，π为尾迹强度系数；k为卡门常数；ω为函数符号；π和k通过实测资料确定。
静水顺水逆水水流的公式
静水顺水逆水水流的公式
水流的公式可以根据不同情况而定。
一般来说，静水的流动可
以使用斯托克斯公式来描述，即流速v等于重力加速度g乘以水深
h的平方除以8乘以粘度系数η。
公式为v = (1/8) g h^2 / η。
这个公式适用于静水的情况，其中重力加速度g约为9.8米/秒^2，
水深h以米为单位，粘度系数η以帕斯卡秒为单位。
对于顺水和逆水的情况，我们需要考虑水流对于物体的影响。
当物体顺水运动时，水流会对物体施加一个阻力，这个阻力与物体
的形状、水流速度和密度有关。
根据流体力学的相关理论，可以使
用不同的公式来描述顺水和逆水情况下的阻力。
一般来说，这些公
式会涉及到物体的表面积、流体密度、流速等因素。
总的来说，水流的公式涉及到流体力学、牛顿运动定律等多个
领域的知识，具体公式会根据具体情况而定。
希望这个回答能够全
面回答你的问题。
水深的计算公式
水深的计算公式
水深是指垂直方向上从水面到水底的距离。
在物理学中，可以使用以下公式来计算水深：
水深 = 压强 / 密度 / 重力加速度
其中，压强是指单位面积上垂直于该面的力的大小，密度是指物质的质量与体积的比值，重力加速度是地球上物体受到的重力加速度。
水深的计算公式可以应用于多种情况，下面将针对不同场景进行详细介绍。
1. 计算水槽或容器中的水深：
当我们需要知道水槽或容器中的水深时，可以通过测量压强来计算。
首先，需要知道水的密度和重力加速度的数值，然后将测得的压强值代入公式，即可计算出水的深度。
2. 计算水中物体的深度：
水深的计算公式也可以用于确定水中物体的深度。
首先，需要测量物体所受的压强，然后根据公式计算出水的深度。
这对于潜水员来说非常重要，他们可以通过测量压强来确定自己所处的深度。
3. 计算水下的压强：
水深的计算公式还可以用来计算水下的压强。
根据公式，压强与水深成正比，因此水深越大，压强也就越大。
这对于研究海洋生物和
水下环境非常重要，科学家可以通过测量压强来了解水下环境的特点。
除了上述应用场景，水深的计算公式还可以在其他领域中使用。
例如，工程设计中需要考虑水的深度对建筑物或结构物的影响，渔业也需要了解水深对鱼类生存的影响等等。
水深的计算公式是物理学中的基本概念，它可以帮助我们计算水的深度、压强等重要参数。
在实际应用中，我们可以根据具体情况选择合适的方法来测量和计算水深，以便更好地理解和探索水的特性和行为。
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一、流速分布及计算
自然界中的水流大部分是湍流。
湍流是一种高度复杂的非线性流体运动，在
空间中不规则、时间上无秩序，具有在运动过程中液体质点不断混掺的运动特性。
实际中流速计算一般根据实测数据进行推导，具有代表性的是“六点测流法”，2014年之后，声学多普勒流速剖面仪开始被采用，随后有部分学者提出了相应的“多点法测速计算”。
水流由于受到层间切应力的作用，其流速沿水深而变化，河底流速小，水面
流速大，河底流速受河床的粘滞作用，基本为零。
理论上水流流速由下往上可分
成直线层、过渡层、对数区和外层区，其相应的计算公式如下：
(一) 直线层
水流为层流（层流是的一种流动状态，它作层状的流动。
流体在管内低速
流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑。
流体的在管中心处
最大，其近壁处最小。
管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。
），只受粘滞切应力，此时流速可按下式计算：
μy=√ghJ
J：水力坡度；0≤y<0.5%。
水力坡度，又称比降，是指河流水面单位距离的落差，常用、千分比、万分比表示。
(二) 过渡层
水流由层流向紊流过度，既受粘滞切应力，又受紊动切应力。
计算方法：近似按照直线层或者对数层公式计算。
（三）对数区
水流为紊流，主要受紊动切应力影响，流速分布呈对数曲线规律,一般计算公式如下：
u
=A?lgy+B
μ
y
其中A和B是系数，与床面粗糙情况有关，通过实际资料确定，y为计算点至河床的距离。
爱因斯坦提出的具体计算公式如下:
μμy =5.75lg(
30.2y
k s
x)
其中k s为床面粗糙高度，可取床沙代表粒径；x为反映对流速分布实际影响的系数，与?k s
δ
?值有关；δ:为近壁层流层的厚度。
直线层、过度层、对数区合称为内层区，区内流速分布主要受床面的影响。
（四）外层区
水流为紊流，其流速分布除受床面的影响外，还要受到上游来流条件和上部边界条件的影响，因而其分布规律偏离对数曲线而有一流速增值，计算公式的一般计算形式为：
μμ∗=A?lgy+B+
π
k
?ω(
y
h
)
式中，π为尾迹强度系数；k为卡门常数；ω为函数符号；π和k通过实测资料确定。
y意义同前，h为断面水深。
(五)实际应用
在实际中，通常将对数区的流速分布公式推广到全部水深，根据全部水深上的流速分布资料来确定对数流速分布公式中的系数，再将对数流速分布公式用到全部水深上去。
在宽深比介于6至10之间的的河槽中，断面上任一点的水流不仅受到来自河底紊动涡体的作用，还同时受到来自河岸紊动涡体的作用。
纵向流速不仅沿水深变化，沿断面横向分布也是不均匀的，接近河岸的垂线与河心的垂线流速分布相差较大，岸边垂线的最大流速往往不在水面上。
河槽过于窄深时，河中心垂线的最大流速也不在水面。
（六）六点实测法计算垂线平均流速
一般的流速垂线分布形式如右图所示。
设
六点法测量的水深位置分别为h
0 h
1
h
2
h
3
h
4
h
5,对应的流速分别为V
V
1
V
2
V
3
V
4
V
5
,从表
层到底层两层之间面积为分别为S
0 S
1
S
2
S
3
S
4 S
5
，则用积分方法得到的垂线平均流速V计算公式如下：
V=1
H
(S
+S
1
+S
2
+S
3
+S
4
+S
5
)
在传统的六点法测流中，通常是h
=0,h
1
=0.2H,h
2
=0.4H,h
3
=0.6H,h
4
=0.8H,h
5
=H,
则上式可优化为V=1
10
[V0+2（V1+V2+V3+V4）+V5]。
如需计算某一点的流速，则根据上述测得值所汇出的函数图像，可以粗略估计
某一点的流速。
利用传统六点法计算垂线流速平均值或是某一点流速时，因这种数据处取用的原数据较少，因此会损失垂线平均流速计算值的精度。
而声学多普勒流速剖面仪可以测得一条垂线上没1m甚至小于1m一层的流速数据，对于水深10m以上的水域，在一条垂线上可以测得10层以上的数据，因此对应于上述六点分析法，可以类似地推导出多点分析法，从而大大提高计算结果的精度。
二、水流力计算
（一）水流推动力
水流推动力作用方向为顺水流方向，作用位置为水流底部，水流推动力反应了河床面物体是否被推移，可用来计算河床冲刷。
具体计算公式为：
H1=γ
w
HJ
式中，P1为水流推动力；γ
w
为水的容重；H为水深；J为水力坡度。
图2 水流推移力示意图
图3 河床不同土质的临界推移力
(二) 水流对阻流面的冲击力
图4 水流冲击力示意图
作用方向：水平向：作用位置：阻流面高度的一半。
P2=k?γw?h?υ2
g
?
(1−cosα)
sinα
式中：P2---水流推动力（kN/m）；
k---绕流系数，对实体坝而言，坝身宽度与坝长相比小得多时取1.0，宽
度与长度大致相等时取0.7；
γ
w
---水的容重（kN/m3）；
h---阻流面高度(m),不漫水时为阻流面前的水深，漫水时为阻流物的高度；
g为重力加速度：
α---水流冲击方向与阻流面间的夹角：υ为靠近阻流面处水流断面的平均流速（m/s），与水流的压缩程度有关，可按下式进行计算：
υ=η?υp，
υp---水流未压缩时的断面平均流速，可参考第一节计算，
η---由于建筑物挤压水流断面而使流速增大的系数，取值见下表：
图5 压缩断面流速增大系数。