流体力学第九章资料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矩形薄壁堰适宜于测量较大的流量，当 H<0.15m时，矩形薄壁堰溢流水舌不稳定，出 现贴壁溢流的情况，稳定的水头流量关系已不 能保证，矩形薄壁堰的测量精度受到影响。
当流量小于0.1m3/s时，采用三角堰。
dQ m0 2gh3/2db
b 来自百度文库H h) tan
2
db tan dh
2
dQ m0 tan 2
令：
H0
H
0v02
2g
则：
1
v1 1
2g(H0
p1 )
2g(H0
p1 )
矩形薄壁堰流量
A1 b kH0
p1
H0
m k 1
Q v1A1 k 1b 2g H03/2 mb 2g H03/2
Q m0b 2g H 3/2
⑴ 完全堰：
Q m0b 2g H 3/2
根据上式，测出水头 H，确定流量系数m0 后，就可以计算出流 量Q。
（1）巴赞公式
⑵ 侧收缩堰：堰的过流能力下降。
Q mcb 2g H 3/2
mc用修正的巴赞公式
⑶ 淹没堰：堰的过流能力下降。
在相同水头H的作用下，淹没式堰流 的流量Q小于自由式堰流的流量。
淹没式堰流的流量 或
Q mb 2g H03/2 Q m0b 2g H 3/2
淹没系数 1
2 三角堰：
水面降落，这一水力现象称为堰流。 障壁为堰。 障壁对水流的作用： 侧向收缩（桥墩、涵洞）、
底坎的约束（闸、坝）
研究堰流的目的：研究流量Q与堰流特征量间的关系。
堰流特征量：
堰宽b 堰上水头H
堰顶厚度
下游水深h 上游坎高p 下游坎高p’ 行进速度v0
下游水位和堰顶的高差
主要研究堰流流量Q 、堰宽b和堰上水头H之间的关系。
程中各有什么应用？ ▪ 3、 设计和使用无侧收缩矩形薄壁堰需要
注意哪些问题？为什么？ ▪ 4、 实用堰和宽顶堰的水流运动有什么区
别？对过流能力有何影响？
第九章 堰流
▪ 第一节 堰流及其特征 ▪ 第二节 薄壁堰和实用堰溢流 ▪ 第三节 宽顶堰溢流
▪ P259-9.7
作业
9.1 堰流及其特性
堰流： 无压缓流经障壁溢流时，上游发生壅水，然后
m k 1 k
8.3.2 侧收缩宽顶堰
Q mb 2g H03/2
对于单孔宽顶堰，收缩系数的经验公式为：
1
a
4 b (1 b )
3 0.2 p / H B B
2g
h1
v2
2g
v2 2g
H
0v02
2g
h1
v2
2g
v2 2g
令：
H0
H
0v02
2g
则宽顶堰堰 顶上的流速：
v
1
2g(H0 h1) 2g(H0 h1)
令：
宽顶堰流量 Q bh1 2g(H0 h1) h1 kH0 m k 1 k
Q k 1 kb 2g H03/2 mb 2g H03/2
Q mb 2g H03/2
Q mb 2g H03/2 0.85 ~ 0.95
Q mb 2g H03/2 Q mb 2g H03/2
淹没系数 查表7-2 （p219）
8.3 宽顶堰
小桥桥孔的过水
8.3.1 自由式无侧收缩宽顶堰
取水平堰顶为基准面，过水断面0-0，1-1，列能量方程：
H
0v02
第九章 堰流
▪ 重点内容 ▪ 授课内容 ▪ 思考题 ▪ 作业
重点内容
▪ 1、堰流的流动特点和堰流特征量。 ▪ 2、掌握堰流的分类和计算公式，掌握实
用堰、宽顶堰的水力计算方法，会进行 流量系数、侧收缩系数、淹没条件和淹 没系数的确定方法，重点掌握宽顶堰流 的水力计算。
思考题
▪ 1、堰流的流量系数与哪些因素有关？ ▪ 2、 堰分为哪三种类型？如何区分？在工
堰流分类
忽 （1）薄壁堰
/ H 0.67
略 沿
堰顶厚度不影响水流特性
堰上水面一 次跌落
程 （2）实用堰 0.67 / H 2.5
水
头 损 （3）宽顶堰
2.5 / H 10
失
从堰坎进口至堰坎出口水面经
过二次跌落与下游水位衔接。
（4） 1明0H渠流，需考虑沿程水头损失。
（5）根据下游水位的高低及影响
9.2.2 实用堰
实用堰主要用作蓄水档水构筑物－－坝， 也可用作净水构筑物的溢流设备。
分为两类：
曲线形剖面堰
将堰面形状设 计成和经薄壁 堰自由溢流的 水舌下缘相吻 合。
折线形剖面堰
当材料不便加工 成曲线时，（堆 石、木材）
实用堰的基本公式： Q mb 2g H03/2
自由无侧收缩 自由侧收缩 淹没无侧收缩 淹没侧收缩
自由堰流和淹没堰流
（6）根据堰宽b与渠宽B是否相等
侧收缩堰和无侧收缩堰
（7）根据堰口的形状
矩形堰、三角堰和梯形堰
9.2.1 薄壁堰 堰流的基本公式
1、无侧收缩、自由式的矩形薄壁正堰
取过水断面0-0，1-1，NN面为基准面，列能量方 程：
H 0v02 p1 1v12 v12 2g 2g 2g
2 g h3/ 2dh
三角堰的流量
Q
2m0
tan
2
2g
0 h3/ 2dh
H
4 5
m0
tan 2
2gH 5/2
3 梯形堰： 当流量大于三角堰所测量的流量（50m3/s以下）， 而又不能用无侧收缩矩形堰时，可采用梯形薄壁堰。
14 , mt 0.42
此时的梯形堰称为西 波利地堰。
Q 0.42b 2g H 3/2 1.86bH3/2
当流量小于0.1m3/s时，采用三角堰。
dQ m0 2gh3/2db
b 来自百度文库H h) tan
2
db tan dh
2
dQ m0 tan 2
令：
H0
H
0v02
2g
则：
1
v1 1
2g(H0
p1 )
2g(H0
p1 )
矩形薄壁堰流量
A1 b kH0
p1
H0
m k 1
Q v1A1 k 1b 2g H03/2 mb 2g H03/2
Q m0b 2g H 3/2
⑴ 完全堰：
Q m0b 2g H 3/2
根据上式，测出水头 H，确定流量系数m0 后，就可以计算出流 量Q。
（1）巴赞公式
⑵ 侧收缩堰：堰的过流能力下降。
Q mcb 2g H 3/2
mc用修正的巴赞公式
⑶ 淹没堰：堰的过流能力下降。
在相同水头H的作用下，淹没式堰流 的流量Q小于自由式堰流的流量。
淹没式堰流的流量 或
Q mb 2g H03/2 Q m0b 2g H 3/2
淹没系数 1
2 三角堰：
水面降落，这一水力现象称为堰流。 障壁为堰。 障壁对水流的作用： 侧向收缩（桥墩、涵洞）、
底坎的约束（闸、坝）
研究堰流的目的：研究流量Q与堰流特征量间的关系。
堰流特征量：
堰宽b 堰上水头H
堰顶厚度
下游水深h 上游坎高p 下游坎高p’ 行进速度v0
下游水位和堰顶的高差
主要研究堰流流量Q 、堰宽b和堰上水头H之间的关系。
程中各有什么应用？ ▪ 3、 设计和使用无侧收缩矩形薄壁堰需要
注意哪些问题？为什么？ ▪ 4、 实用堰和宽顶堰的水流运动有什么区
别？对过流能力有何影响？
第九章 堰流
▪ 第一节 堰流及其特征 ▪ 第二节 薄壁堰和实用堰溢流 ▪ 第三节 宽顶堰溢流
▪ P259-9.7
作业
9.1 堰流及其特性
堰流： 无压缓流经障壁溢流时，上游发生壅水，然后
m k 1 k
8.3.2 侧收缩宽顶堰
Q mb 2g H03/2
对于单孔宽顶堰，收缩系数的经验公式为：
1
a
4 b (1 b )
3 0.2 p / H B B
2g
h1
v2
2g
v2 2g
H
0v02
2g
h1
v2
2g
v2 2g
令：
H0
H
0v02
2g
则宽顶堰堰 顶上的流速：
v
1
2g(H0 h1) 2g(H0 h1)
令：
宽顶堰流量 Q bh1 2g(H0 h1) h1 kH0 m k 1 k
Q k 1 kb 2g H03/2 mb 2g H03/2
Q mb 2g H03/2
Q mb 2g H03/2 0.85 ~ 0.95
Q mb 2g H03/2 Q mb 2g H03/2
淹没系数 查表7-2 （p219）
8.3 宽顶堰
小桥桥孔的过水
8.3.1 自由式无侧收缩宽顶堰
取水平堰顶为基准面，过水断面0-0，1-1，列能量方程：
H
0v02
第九章 堰流
▪ 重点内容 ▪ 授课内容 ▪ 思考题 ▪ 作业
重点内容
▪ 1、堰流的流动特点和堰流特征量。 ▪ 2、掌握堰流的分类和计算公式，掌握实
用堰、宽顶堰的水力计算方法，会进行 流量系数、侧收缩系数、淹没条件和淹 没系数的确定方法，重点掌握宽顶堰流 的水力计算。
思考题
▪ 1、堰流的流量系数与哪些因素有关？ ▪ 2、 堰分为哪三种类型？如何区分？在工
堰流分类
忽 （1）薄壁堰
/ H 0.67
略 沿
堰顶厚度不影响水流特性
堰上水面一 次跌落
程 （2）实用堰 0.67 / H 2.5
水
头 损 （3）宽顶堰
2.5 / H 10
失
从堰坎进口至堰坎出口水面经
过二次跌落与下游水位衔接。
（4） 1明0H渠流，需考虑沿程水头损失。
（5）根据下游水位的高低及影响
9.2.2 实用堰
实用堰主要用作蓄水档水构筑物－－坝， 也可用作净水构筑物的溢流设备。
分为两类：
曲线形剖面堰
将堰面形状设 计成和经薄壁 堰自由溢流的 水舌下缘相吻 合。
折线形剖面堰
当材料不便加工 成曲线时，（堆 石、木材）
实用堰的基本公式： Q mb 2g H03/2
自由无侧收缩 自由侧收缩 淹没无侧收缩 淹没侧收缩
自由堰流和淹没堰流
（6）根据堰宽b与渠宽B是否相等
侧收缩堰和无侧收缩堰
（7）根据堰口的形状
矩形堰、三角堰和梯形堰
9.2.1 薄壁堰 堰流的基本公式
1、无侧收缩、自由式的矩形薄壁正堰
取过水断面0-0，1-1，NN面为基准面，列能量方 程：
H 0v02 p1 1v12 v12 2g 2g 2g
2 g h3/ 2dh
三角堰的流量
Q
2m0
tan
2
2g
0 h3/ 2dh
H
4 5
m0
tan 2
2gH 5/2
3 梯形堰： 当流量大于三角堰所测量的流量（50m3/s以下）， 而又不能用无侧收缩矩形堰时，可采用梯形薄壁堰。
14 , mt 0.42
此时的梯形堰称为西 波利地堰。
Q 0.42b 2g H 3/2 1.86bH3/2