两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论
【doc】淹没宽顶堰泄流能力计算公式探讨
淹没宽顶堰泄流能力计算公式探讨]j淹没宽顶堰泄流能力计算公式探讨竺翌,/'/32_:2-/(水利部淮河水利委冤会规划设计院)[提要]淹没式宽厦堰藏量的计算,因水闸布置型式,假定条件不弼,计算出的漉量或同孔宽度与实际往往出入比较大,作者通过设计工作中计算分析,认为淹没式宽琅堰堰疆水探h 值是随hs/,E,Ⅱ一而变化,而且h(0.6O~O.99)Ho,对《水闸设计规范》推荐的公式,做了一些补充分析,求出新的淹没系数,可供中小型水闸闸下河道断面与I田孔断面扩散比较小的淹没式宽顶堰出漉计算参考.[关键词]淹没式宽厦堰淹没系数藏量平原区中小型承搠1前言平原水闸大多采用宽顶堰过水型式,根据水工试验,当宽顶堰下游水探hs等于或大于堰顶总水头H.的0.8倍时,下游水位对其泄流能力发生影响.此时宽顶堰处于淹没出流状态.在我国常用的淹没宽顶堰泄流量计算公式有以下两式1.1以流速水头为主要因素的计算公式●--...●............-.●__●一Qe.卧2g(H.--h)(1)1.2以堰上水头为主要因素的算式Q=OV.mB2gHoS(2)以上两式中的符号意义详见本文末的符号说明.(2)式是《水闸设计规范》推荐采用的公式.笔者在设计工作中,常发现(1), (2)两式所算出的流量不同.有时按(2)式算式的闸孔净宽比(1)式要小5~i0.为了寻求较正确合理的计算公式,且便于工程中的实际应用,笔者经一系列的分析,研究和推导,最后得出新的淹没系数(即本文中lk的d!)与竽,£,m的关系表,即本文中的附110 表3另外,现有文献书籍中对于淹没宽顶堰顶的水深h值有多种意见;有的认为h=hk.有的认为h=寺H.也有的认为h=(0.80~0.92)H本文对h值通过分析发现是随竽, E,m而变化的,且h=(0.6O~0.99)H.,详见附表4,应用附表3与附表4可以很方便的查出屯与最,现把分析探讨的全过程叙述于后面,供大家研讨和指正.2分析比较(1),(2)两式2I(1)式是根据伯努利方程得出的(参阅附图1)断面0一O与1—1的能量关系如下:H+V2-h++~=…n.令⑦?暴得H.一h+V-'TV=.2g(H.--h)Q=~BhV=EBh(2g(H.--h)(1)式2.2将(1)式进一步演变令k一与ⅡlI=.k1F代入C1)式Q=eB(kH=£Bm.H(3)附图1淹没宽顶堰2.3分析比较(2),(3)两式(3)式是从(1)式演变来的.比较(2)(3)两式,仅淹没系数一项不同.(3)式中的与.,k,m有关,而k又与hs和Z (逆向恢复落差)有关,经分析(详见后文) 最终与.e,m有关.考虑的因素较全面''ca周详.而(2)式中的d仅与享有关.这就是为什么(1),(2)两公式计算成果不同的根本原因.也是为什么(1)式比(2)式正确合理的原因.3新淹没系数的推隶方法对矩形过水断面,由(3)式可碍q=1£m2gHc':3—_=临界水深h.一'':,.—————一=2e~:m:Hc=AHf(4) 3,——————一(4)式中A=V2aa.:e:m:逆同恢复落差】8z,..一,=..3AH一h,-甄1.—3A=_H=~(5)二:垒垦一3.22h.…『-一J'b0连=一.?sA+--1.3A令=毒N代人式得K=N一0.3A+(7)前面已知:==(8)O当已知N,£m值时.联介(7)(8)两式}即可求出有关的屯和K值,笔者已计算并整理成附表@,④备用.另外,为了便于比较与值,已将e=1.m=..385时的畿6'毛'与a,如的关系绘于附图2,还将气~鼍关系计算整理于附表2囤2(),旦H!o关系线4结束语4.1本文中的逆向恢复落差z未考虑下游河道断面与闸孔断面扩散比的影响.因此,本文的计算方法适用布置简单,闸下河道断面与闸孔断面的扩散比较小的中,小型水闸工程.4.2从附表3可以很清楚的看到,不仅与竽有关,而且还与e,m朋关k4.3从附图2可以看到a与与半之间的L变化规律,当.t.Lj≤..89时.与a:比较接近.4.4从附表2可以看到,当£;1.m—o.385,每一0.77时,=8.7.这与《水闸设计规范》编制说明第4.0.2二条中所提到的安徽省水科所作的阉町节制闸水工模型试验成果相似.该试验成果中.当:0.97时.按(2)式计算误差达7.5.而按(1)式计算误差仅2.5从附表4可见,h足腿瓦h.,E,m而变化.并非某一定值.s附表34应用举例某水闸m=0.385,E=1,Q=1000m'/s,H.=4?2m,h.=4.0m,试求闸孔总净宽度.5.1应用附表3,4求解.因鼍=端.952,查得=o.58,K%舯蒜117.7d'EmVZH^一h=KH0=3.91mj.2如应用(2)式求解,查附表一o=0.64,B一106.7m5.3如应用(1)式计算,因h为未知值,需先假设B.再通过公式计算h,再由①式计算B.如此反复计算,直至所假设的B值与最后算出的B值相等为止,比较繁复,试看以下过程19B=118rn47m|/s./m,h/詈_1.94mh=}1s—Z=ks—hk(0.30一盏二..3.22hs365…….一一/警-o.s.-o.呲...B:————==一118.0D1£.h2g(I-I~--h)与假设的B值相等.从以上计算结果知,应用表3的计算成果与(1)式完全相同,而且十分方便,优点很明显而如按公式(1)计算出的f回孔宽度比(1)式偏小11m,将影响其过水能力.本文符号说明H——堰上游水深(以堰厦为基准面) hs——堰下游水深(同上)h——堰顶水深h—hs--Zz——逆向恢复落差一1.30z,_nIIh(0.30一)—■._.——淹没宽顶堰的流速系数.=一v/怠一o.800:1—0.—38—5--m三一1.8Om——公式(1)的宽顶堰淹没系数,与宰有关,见附表lI$2——本文新推求出的宽顶堰淹没系数,与警,em有关,见附表3.参考文献[1]华东承利学院主编水工设计手册第一卷承利电力出版社1983年[2]张世儒高逸士,夏维城编灌区水工建筑曲丛书《水闸》水利出版杜lgSO年[3]水闸设计规范(SD133--84)水利电力出版社1g85年9lf表1淹没宽顶堰淹没系数4表hs,HD0.80.81也B20.830.队0.850860.B70.B80.B9 1.00.9950.990.g80.970.960.95O.930.g087hslH.0.gO0.9】0.g:.n930.940.%0.960.9709B0.99 0.840.810.780.740.7O0.650.j90.5O0.400.28附裹2淹没宽礓擐o--a~~lls裹(£=1,m=0l385),HO80.81也80.830.队0.85860.盯0.880.B9警(1.01.S2.12.12.1.1ll】.11.11.1.H09O0.910.92.0.930.940.90.日6097啦980.99Ia--a~(柳2.{.I5.45.77.?10.2l1.3B.?5.30.{尉囊3jII浸盘藕堰鼍聂秉鼙畴~薏,‰m美幕寰1.Oe.孽5鲁0"3g5..3735n33385n3乱藉0.33n3舒乱新乱衢啦l三80O.991.01.01.OO.991.O0】.0船l-蛔∞D1乱盘l"慧B0.991.01.098n船00n9巷1.00Ⅱ.0320.摹81.01.On97n端丑.口1.0札雪札卿00船n釉&97驰1.Dn9B仉端0】.0乱甄..雷叮n蚺1.0n甜O.§5n钾0J奇91.0O.94n粥瓣0nl孽l札衢札蛳6nB595仉瑚仉981.OO.00.95O.96n驺O.童2nl皿n粤4仉0l瞄O.94ol仉弱o'g7n92n驼矗∞n童sn蛐n帅札91n甥ol87仉92乱g20J金20.93n曲n船0.90n驼ni玎n蓝7n矗B仉珈O.880.甚90.苫9仉89O.9O0.860.秭n87n暑g0|8lln衢"85D.毒7仉B9O.B6O.B60.87O.87O.83n8=30.越n85n81n矗10.82.83n9O0.820.8282O.B3o.BOO.8O仉80仉g1O.78O.780.79O.B00l91O.7B0l780l78O.78O.76n760.770l770'Zl0.74仉75o.76O.92O.74O.0J710J93O.70O.6867O.940.65乱630l62n95O.59D.SB0.570l960.530.52O.51仉97oJ46O.460|45仉9B0.3BO.370l37●0.99O.27O.27n26驸表淹没宽厦堰顶水深与蓐承要乏比~鼍,e.m关系表l00.95l09O.0.3850.37O.350.330.3850.37o|350.33l0.3850.37l0.35O.33L0.800.600.600.600.610.6:10.6:10.61061O.61O.620.640.65 0.8i0.610.62O.62O.620.620.630.640650.650.67O.6S0.69 820.620.63O.64O.650.630.65o.67n690.680.69O.订O.72o.830.630.640.66O.680.660680.700.72O.710.720.74O.75o.840.65O.670.7OO.720.690.710.730750.730.750.76O77_ 0.850.680.70O.730.750'/20.740.76m770.760.770.7S0.790.860.710.73旺"/60.770.7s0.770.78O.790.7S0.790.800.8:1 O.870.0.767S0.8OO.馋O-79O.80O.8l0.800.810.820.82J-O88o.78n7g0.81n820.8OO.81O.S0O.S3OS2O.83O.S3O.841n89O.S0O.820.83n840_S3O83084O.S5O.84O85O850.S6 0.90O.B3O.84O,85O.860.850+850B6O.B60.86O.87O.87O.87 O.910.850.860.870.8'/0.860.870.87n880.87O.88O.88O.88r0.g20.870880.88m89O.880.890.890.890.S90.890.9OO.90-O.93O.9O0.900.910.940.920.920.92J0.g50.930.930.93O.960.940.g,SO.95 0.90.960.960.g6 0.980.970.9"ZO.97 0.99O.99O.990.g9 22。
流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数
流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数王学斌;张毅【摘要】This paper studies the calculation methods for the discharge coefficient and submerged coefficient of streamlined broad crest weir. The discharge coefficient of streamlined broad crest weir is analyzed based on the boundary layer theory and the calculation formula on submerged coefficient is studied according to the test results of A·P·Eepe3HHCKHH. The discharge coefficient of streamlined broad crest weir is the function of boundary layer displacement thickness, weir width and weir head, while the submerged coefficient is the function of submergence degree. The calculation methods for discharge coefficient, boundary layer displacement thickness and submerged coefficient of streamlined broad crest weir are put forwarded, and then verified through the empirical formulas and in the look—up table method.%研究流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数的计算方法.根据边界层理论分析流线型宽顶堰的流量系数,根据A·P·别列津斯基对宽顶堰淹没系数的试验成果,研究淹没系数的计算公式.流线型宽顶堰的流量系数是边界层位移厚度、堰宽和堰上水头的函数,淹没系数是淹没度的函数.给出了流线型宽顶堰流量系数、边界层位移厚度和宽顶堰淹没系数的计算方法,通过与经验公式和查表法对比,验证了公式的正确性.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2012(028)011【总页数】4页(P82-84,89)【关键词】流线型宽顶堰;流量系数;淹没系数;边界层位移厚度【作者】王学斌;张毅【作者单位】中国水电建设集团第十五工程局有限公司,陕西西安 710065;中国水电建设集团第十五工程局有限公司,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TV1351 流线型宽顶堰的研究现状宽顶堰广泛的应用于各种进水闸、无压隧洞、涵洞的进口、桥孔、施工围堰等。
水闸计算公式范文
水闸计算公式范文
1.伯努利方程
伯努利方程是流体力学中的基本方程,描述了流体在静态和动态压力
之间的关系。
对于水闸来说,伯努利方程可以写为如下形式:P + 0.5ρv^2 + ρgh = constant
其中,P是水闸中的压力,ρ是水的密度,v是水的流速,g是重力
加速度,h是离地面的高度。
2.底孔流量公式
底孔流量公式用于计算水闸中通过底孔流出的水量。
底孔流量公式与
伯努利方程相结合,可以写为如下形式:
Q = CdA√2gh
其中,Q是流出水量,Cd是底孔流出系数,A是底孔的面积,g是重
力加速度,h是水头。
3.承压能力公式
承压能力公式用于计算水闸的承压能力,即水闸可以承受的最大压力。
承压能力公式可以写为如下形式:
F=A*σ
其中,F是水闸的承压能力,A是水闸的截面积,σ是水闸材料的抗
压强度。
对于具体的水闸设计,需要根据实际情况选择适用的计算公式,并考虑因素如闸门的形状、尺寸、材料、水流的动力特性、水势差、孔口形状等。
这些因素会对水闸的流量和承压能力产生影响,因此需要综合考虑进行合理的设计和计算。
此外,水闸的计算还涉及到其他因素如水位、水流速度、泄水能力、闸门运动机构以及周围环境等的考虑。
因此,在进行水闸计算时,需要综合考虑各个方面的因素,并使用适当的计算公式,以确保水闸的正常运行和安全性。
以上是水闸计算公式的基本介绍,具体的计算过程和公式选择需要根据实际情况进行。
对于精确的水闸计算,可以使用专业的水力学软件或请相关专业人士进行计算和设计。
宽顶堰流流量计算举例
2. 根据流量公式,借助表、经验公式能确定流量系数m、侧收缩系数ε
和淹没系数σs。
3. 迭代试算思路:先近似 H0≈H,计算hs/ H0 ,查表确定σs,求流量,
然后再计算v0、hs/ H0 ,再确定σs,再计算流量,直到前后两次计算流量相 等(近)。
水力分析与计算
布置任务:
小结、布置任务
如题图6-1所示,一灌溉进水闸为3孔,每孔净宽b=10m;闸墩头部为半圆 形,闸墩厚度d=3m;边墩头部为圆弧形,边墩计算厚度△=2m;闸前行近流 速v0=0.5m/s;其它数据如图示。试确定下游水位不同时的过流量: (1)下游水位为17.75m;(2)下游水位为16.70m 。
3.流量系数m确定 m=0.378
4.侧收缩系数ε确定
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
分别计算边孔、H中孔收缩系数,
然后加权平均计算侧收缩系数。
边墩头部为圆形,B0 b
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
1
3
a0 0.2
P1
4
b b
1
b
b
H
H
1
3
0.1 0.2 0.6
1.水流现象分析:堰流 2.流量公式 3.流量系数m确定 m=0.505
v0
Q A
Q H1 B0
36.87 29.76
1.24m / s
H0
H
v02 2g
1.242 2.5
19.6
2.58m
4.侧收缩系数ε确定 ε=0.981
hs 2.13 0.83, H 0 2.58
堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷
堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷毛昶熙(南京水利科学研究院)摘要泄流能力是决定泄水建筑物尺寸大小的关键性问题,虽有设计手册可供查算,但很多模型试验的结果与设计差距很大。
同样,大孔径隧洞的泄流能力也常发生较大设计误差。
本文从水力学基本原理追索计算公式的合理性,并以模型试验资料验证,说明有些公式应加修正,测流控制断面应加明确,消能流态及其水头损失均应加考虑。
最后还给出了堰闸淹没泄流的流量系数表达式和大孔径隧洞泄洪流量的计算公式。
关键词堰闸隧洞泄流能力流量系数计算公式泄流能力是决定堰闸隧洞等建筑物尺寸大小的一个必备数据,所以在水力学中开展研究也最早,而且计算公式及其实验性流量系数均能从设计手册中查用,似乎已不存在什么问题了。
然而很多模型试验的结果却说明与设计差距很大。
例如50年代治淮工程有不少闸都可省去1~3孔,流量比设计大20%左右,废黄河地涵试验结果比设计大40~50%,可以缩减5孔。
南四湖二级闸134孔可以减为78孔。
就以最近试验的通榆河总渠地涵来说,15孔可省去3孔,对于隧洞泄流能力的试验结果也多超出设计值。
因此仍有必要探明原因改进计算和测流方法。
1 泄流能力的基本公式泄流能力计算均是以能量守恒原理引导的,即沿程取两个控制断面1,2写其能量方程可得α1(V12/2g)+H1=α2(V22/2g)+H2+hf式中势能水头H1、H2是在同一基面上的,两断面间沿程水头损失可表示为若令总水头H0=α1(V12/2g)+H1,则上式可解出下游控制断面的流速为则通过下游控制断面A的流量,考虑其水流收缩时,则为式中流量系数μ=εφ,就定义为收缩系数与流速系数的乘积。
此流量系数μ包含着两断面间沿程水头损失hf,与消能发生关系。
2 堰闸泄流对于宽顶堰(图1),当其自由泄流时,由于堰顶产生临界水深H2=hc=(2/3)H,宽度b时,由式(3)可得并知流量系数最大值为,对于一般水闸(图2),因进口翼墙闸墩阻水情况不同,可取0.37[1,2,3]。
水闸消能防冲计算
水闸消能防冲计算
水闸消能防冲计算的目的是保护水闸下游河床免受冲刷,其计算内容主要包括过闸流量、水跃高度等。
以下是一个简单的计算流程:
- 计算过闸流量Q:根据宽顶堰的自由出流公式进行计算。
假设e=0.95,m=0.385,H0≈H=2.4m,b=8m。
计算可得Q=48.18m³/s。
- 计算hc和hc’’:假设消力池的池深为 1.2m,池底高程为-0.2m,则E0=3.40+0.2=3.60m。
位于出口位置处的B=24+1=9m,由此可计算出单宽流量q=48.18/9=5.535m²/s。
然后将=0.95,g=9.81带入公式E0=hc+q²/2g$\varph$²hc²,求出hc=0.754m,再将该数值代入到求hc’’的公式中,求出hc’’=2.432m。
在进行水闸消能防冲计算时,需要考虑多种因素,并根据实际情况选择合适的计算方法和参数。
如果你需要进行更精确的计算,建议咨询专业的水利工程师或参考相关的设计规范。
宽顶堰流流量计算举例
n
3
宽顶堰流水力分析与计算
案例讲解:
hs ht P2 2.63 0.5 2.13m
1.水流现象分析:堰流
2.流量公式
Q smB
2g
H 3/2 0
3.流量系数m确定 m=0.505
H0
H
v02 2g
H=H1-P1=2.5m
迭代试算判断是否淹没,确定 淹没系数及流量。
4.侧收缩系数ε确定 ε=0.967
3.流量系数m确定 m=0.378
4.侧收缩系数ε确定
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
分别计算边孔、H中孔收缩系数,
然后加权平均计算侧收缩系数。
边墩头部为圆形,B0 b
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
1
3
a0 0.2
P1
4
b b
1
b
b
H
H
1
3
0.1 0.2 0.6
4.侧收缩系数ε确定
水力分析与计算
宽顶堰流水力分析与计算
侧收缩系数ε确定:
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
——单孔
H
1 n
n
2
2
——多孔
B0—上游引水渠宽度; α0—反映墩头形状对侧收缩影响 的系数;墩头为矩 形 α0 =0.19;墩头 为圆弧形, α0 =0.1 。
ε’、ε”分别为中孔、边孔侧收
堰流 ,且为宽顶堰流。
2.流量公式确定
Q smB
水闸设计计算公式
h (闸前水深)V 0(闸前流速)H(闸前总水头)h 1(上下游渠道高差)E 0(以下游渠道为基准面的泄水建筑物上游总水头)Q (过闸设计流量)b (闸门宽度)q (过闸单宽流量)0.650.5990.6682875130.61.2682875131.51.51P0.016)h k (临界水深)E 0/h k ψh c /h k (查水力计算手册P203)h c (收缩断面水深)h c ′′(共轭水深)0.467136352.7150263710.950.460.2148827220.872512962h t (渠道下游水深)h c ′′>ht 假设消力池深度S 1E 010.33需要建消力池0.551.818287513εzb 0d z εb0.97014558840.90.9831626556.003343151E01/h kh c1/h k(查水力计算手册P203)h c1′′/h k(查水力计算手册P203)h c1′′3.8924127990.4220.934272703b bεN(闸孔数)H(闸前水深)V0H000.98316265510.6700.67σΔZ S(设计消力池池深)E0′/h k h c/h k(查水力计算手册P203)h c1.050.4656288070.185357531 3.1118217190.420.196197m(堰流流量系数)Q(泄流流量)hs(由堰顶算起的下游水深)σB0(闸孔总净宽)0.385100.20.59837907118.18432824计算消力池长度F rcLj(自由水跃跃长)查水力计算手册P194(4-1-3)Lk(消力池长度)查水力计算手册P207(4-2-7)3.67388934.983792828 3.987034262。
实用堰水力计算公式
1、 游水位较低,水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。
同一堰,当堰上水头 H 较大时,视为实用堰;当堰上水头较小时,视为宽顶堰。
§ 8-2 堰流的基本方程 以宽顶堰为例来推求堰流的基本方程 取渐变流断面 1-1 C-C (近似假设渐变流) 以堰顶为基准面, 列两断面能量方程:3mb 2gH 02式中: b ——堰宽——流速系数m ——流量系数,适用:堰流无侧向收缩注:堰流存在侧向收缩或堰下游水位对堰流的出水能力产生影响时,可对此公式进行 修正。
§ 8-3 薄壁堰一、分类: 矩形薄壁堰→较大流量 按堰口形状: 三角形薄壁堰→较小流量 梯形薄壁堰→较大流量1、 1、 矩形薄壁堰① ① 矩形薄壁堰的自由出流;在无侧向收缩的影响时,其流量公式为:3Q mb 2g H 02上式为关于流速的隐式方程, 了;两边均含有流速, 一 般计算法进行计算, 较复杂, 于是, 为计算简便, 将上 式改写成:m 0b 2gH2、 4、10时,用明渠流理论解决不能用堰流理论。
h f不可忽略。
20 v 0v cH h c02g c02g2 vc c2gH0v 0H 02g 作用水头hc与 H 有关,引入一修正系数 形状和过流断面的变化。
kk 。
则hc0H机hcokH。
修正系数 k 取决于堰口的v c11 k 2gH 0 1 k 2gH 0代入上式,整理得:Qv c h c b v c RH0b k 1 kb 2g Hk1m 0 ——已考虑流速影响的薄壁堰的流量系数m 0的确定:矩形薄壁8的流量系数由1898年法国工程师Basin 提出经验公式为:0 .0027 H 2m0 (0.405 )[1 0.55()2] H H p 式中: H ——堰上水头(m )p——上游堰高(m )适用条件: H 0.25 ~ 1.24m p 0.24 ~ 0.75 m b 0.2 ~ 2.0m2、2、三角形薄壁堰:当流量较小时,堰上水头较小时,采用三角形薄壁堰⑴公式:2dQ m0tg 2g h2dh22 .47~ 0.55 m时,经验公式为: Q 1.343 H式中 H ——以顶点为起点的堰上水头(m)Q——流量(m s )⑵公式适用条件:①薄壁堰水面四周均为大气,必要时设通气管与大气相通。
宽顶堰流量计算公式(一)
宽顶堰流量计算公式(一)
宽顶堰流量计算公式
1. 简介
宽顶堰流量计算公式是用来计算水流通过宽顶堰时的流量的公式。
宽顶堰一般用于水利工程中,如水坝、闸门等。
2. 公式推导
宽顶堰流量计算公式的推导过程如下:
1.先根据流体力学的基本原理,可以得出宽顶堰的流量
公式为: [宽顶堰流量公式](
其中,Q是流量,C是流量系数,g是重力加速度,H 是水头高度,B是堰顶的宽度,θ是堰顶上的缺口角。
2.根据经验公式,可以计算流量系数C: [流量系数公
式](
其中,h是水深。
3.综合以上两个公式,就可以得到最终的宽顶堰流量计
算公式: [最终公式](
3. 示例解释
假设宽顶堰的水头高度H为10米,宽度B为5米,缺口角θ为30°,水深h为8米。
根据以上参数,可以使用宽顶堰流量计算公式计算流量Q如下:
Q = (2 / sqrt(1 - (2 * 10 / 8)^4)) * sqrt(2 * * 10) * (5 * 30)
计算得到的流量Q约为立方米/秒。
通过这个示例,我们可以看到宽顶堰流量计算公式可以在已知堰的几何参数和水头参数的情况下,准确地计算出流量大小。
以上就是关于宽顶堰流量计算公式的相关内容。
平原区中小型水闸过闸流量推求方案与实例
游收缩断面被淹没时 , 即发 生淹没 出流。随着 闸门开启高 度 加大 、 闸孔上下游水位的变化 , 可转 变为 自由出流 , 闸流量 过 计算方法 随即改变 。 当发生 闸孔 自由出流时 , 过闸流量计 算公 式为 :
q=Xe I。 B 式 中 : 为 闸孔 流量 系数 , 式 精 简 系 数 后 可 得 : 。 上 q= B () 6 () 5
ME in NG Ja ( n zo yrl & Wae R sucsG nr ntigS t n H nzo 10 6 C i ) HaghuH do g o y t eore eea Moi r t i , aghu3 0 1 , hn r l on ao a
Abtat Pan r ir ue i l wti teubnae f aghuCt,oe n eH nj h l nadaf r at s c : l s eds b t wd y i n h ra rao H nzo i cvr gt ag auPa n iypr r i a t i d e h y i h i i al
21 0 2年 第 1 期 ( 4 ) 第 O卷
黑
龙
江
水
利
科
技
No .2 2 .1 01
H i nj n cec n eh o g f t osrac e og agSineadT cnl yo Wa r nevny l i o eC
( o a N .0 T dl o4 )
f t a s a li . h r s e s v r n t o k i h r a a d a l re n mb r o mi d e a d s l l i e . n o e Xio h o P an T e e i a d n e r e ew r n t e a e n ag u e d l n mal su c s I h i f a c r a c t h b e e o k g i h r e u d r te o e e n ls d c n i o s o l ie,i o i a in w t h c o d n e wi t e o s r d l c a e d s ag n e h p n d a d co e o dt n f s c h v c i u n c mb n t i t e o h s l c a a tr t s o h li e a d t e r lv n y r u i h oy,t e c lu ain s h me o n u e a l o k g i h re ef h r ce si f e su c n h ee a th d a l t e r - i c t c h ac l t c e fma e v r be lc a e d s a g o c i p ru d i e su y C mb n d w t h x mp e, h ril t d c sh w o i l g f w s h me, h o k h e f s u s e n t td . o i e i t e e a l t e at e i r u e o t c mp l p u o c e h h c n o o e l tew rs e t o lc a e d s h g s d fr c n u t g a d d a i g c r s o d n r - u v a e n p u o c e . o k g ic a e u e o o s l n n r w n o r p n ig wo k c r e b s d o lg f w s h me r i e l
宽顶堰流的水力计算演示教学
(一)淹没出流:
淹没出流流量公式为:
QnA 2gz0
z0
z
v20 2g
z 0 为作用水头, n 为淹没出流的流量系数。
例:有一圆形孔口,直径d=20mm。在作用水头H=2m
条件下恒定自由出流,求:孔口出流流量,在孔口处外
接同直径的管嘴后的流量;管嘴收缩断面处的真空高度
宽顶堰流的水力计算
堰坎外形及厚度不同其能量损失及过水能力也会不同。 工程上通常按照堰坎厚度δ与堰上水头H的比值大小及水 流的特征将堰流分作:
1.薄壁堰流: 即 0.67 。
H
2.实用堰:
即
0.67
2.5
。
H
3.宽顶堰流: 即 2.5 10。
H
堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。 堰流与闸孔出流也存在着许多共同点。首先,堰流和 闸孔出流都是因水闸或溢流坝等建筑物壅高了上游水位, 在重力作用下形成的水流运动。其次,这两种水流都是在 较短的距离内流线发生急剧弯曲,离心惯性力对建筑物表 面的压强分布及建筑物的过水能力均有一定影响。 其出流过程的能量损失主要是局部损失。
深度为3.0m。孔前行进流速为0.8m/s,孔口处为完善收缩
的自由出流,求流量。
解:
d 0.20.060.1,为小孔A口d2 0.0314
H3
4
0.62,H0
Hv02 3.03 2g
Q A2g0 H 0.1m 53/s
二、恒定管嘴出流的计算 (一)自由出流:若在孔口上连接一段长为(3~4
)d 的短管(d为孔径)液体经短管而流出的现象。 1-1断面与收缩断面 c-c 断面能量方程
若
ht
水闸计算公式范文
水闸计算公式范文水闸是一种用于调节水流的结构物,它常用于水利工程中的水库、渠道等地方。
水闸的设计与计算是确保水闸正常工作的重要环节。
下面将介绍水闸的计算公式及其相关内容。
1.水闸开度计算公式:水闸的开度是指水闸门相对于水流的开启程度,常用于调节流量的大小。
水闸开度计算公式如下:开度=(Q×L)/(B×H)其中,Q为经过水闸的流量,L为水闸门的长度,B为水闸的宽度,H 为水闸门的高度。
2.过流水头计算公式:过流水头是指水流通过水闸时产生的动能损失,它与流量、水闸的形状和尺寸等参数有关。
过流水头计算公式如下:水头=(V^2)/(2g)其中,V为水流的流速,g为重力加速度。
3.水闸流量计算公式:水闸的流量是指单位时间内通过水闸的水量,它是水利工程设计和管理的关键参数。
水闸流量计算公式如下:流量=(C×B×H×(2g×H)^0.5)其中,C为流量系数,B为水闸的宽度,H为水闸门的高度,g为重力加速度。
4.水闸的阻力计算公式:水闸的阻力是指水流通过水闸时受到的阻碍力,它与水闸的形状和尺寸等因素有关。
水闸的阻力计算公式如下:阻力=(λ×ρ×L×(Q/A)^2)/(2g)其中,λ为摩擦系数,ρ为水的密度,L为水闸的长度,Q为经过水闸的流量,A为水闸门的有效面积,g为重力加速度。
5.水闸的槽底水流速度计算公式:水闸槽底水流速度是指水闸门下游水体的流速,它与水闸的流量和槽底坡度等有关。
水闸槽底水流速度计算公式如下:流速=(Q/(B×H))其中,Q为经过水闸的流量,B为水闸的宽度,H为水闸门的高度。
以上是水闸计算中常用的公式,根据实际情况和需要,可以选择合适的公式进行计算。
在水闸的设计和施工过程中,除了公式的应用外,还需要考虑水闸的材料选择、结构设计等问题,以确保水闸的安全可靠运行。
各种堰流各种条件下水力计算解析及实例pxs
宽顶堰流的水力计算如图所示,水流进入有底坎的堰顶后,水流在垂直方向受到堰坎边界的约束,堰顶上的过水断面缩小,流速增大,势能转化为动能。
同时堰坎前后产生的局部水头损失,也导致堰顶上势能减小。
所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。
从水力学观点看,过水断面的缩小,可以是堰坎引起,也可以是两侧横向约束引起。
当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时,由于进口段的过水断面在平面上收缩,使过水断面减小,流速加大,部分势能转化为动能,也会形成水面跌落,这种流动现象称为无坎宽顶堰流,仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。
(一)流量系数宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度,不同的进口堰头形状,可按下列方法确定。
1、进口堰头为直角(8-22)2、进口堰头为圆角(8-23)3、斜坡式进口流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。
在公式(8-22)、(8-23)中为上游堰高。
当≥3时,由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度,故计算时将不考虑堰高变化的影响,按=3代入公式计算值。
由公式可以看出,宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32~0.385之间,当=0时,=0.385,此时宽顶堰的流量系数值最大。
比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数,我们可以看到前者比后者大,也就是说实用堰有较大的过水能力。
对此,可以这样来理解:实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流,其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值,即堰顶水流的压强和势能较小,动能和流速较大,故过水能力较大;宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流,其断面动水压强近似按静水压强规律分布,堰顶水流压强和势能较大,动能和流速较小,故过水能力较小。
(二)侧收缩系数宽顶堰的侧收缩系数仍可按公式(8-21)计算。
(三)淹没系数当堰下游水位升高到影响宽顶堰的溢流能力时,就成为淹没出流。
试验表明:当≥0.8时,形成淹没出流。
淹没系数可根据由表查出。
无坎宽顶堰流在计算流量时,仍可使用宽顶堰流的公式。
高淹没度开敞式水闸孔径计算公式探讨
高淹没度开敞式水闸孔径计算公式探讨贾西斌【摘要】For the open sluice with a high submergence degree,the equation of (A. 0. 1-1) in the Design Specification for Sluice (SL265-2001) results in the unreasonable results. Based on the formula, the calculated gate width is small and the calculated conveyance capacity is too large. It is suggested that the equation of (A. 0. 2-1) is better applied when the submergence degree, h,/H0 ,is in the range of 0. 90 to 0. 95. When the submergence degree,h5Ho, is higher than 0. 95, the equation (A. 0. 2-1) should be used. Otherwise, the calculations of the designed gate widths are relatively small and the actual upstream banked-up water depths are high if other equations are used.%通过实际计算分析说明,对于高淹没度的开敞式水闸,《水闸设计规范》SL 265-2001中公式(A.0.1-1)的计算成果不合理,按该公式计算的闸孔宽度偏小,过流能力偏大.提出当淹没度hs/H0为0.90~0.95时,宜按该规范中的公式(A.0.2-1)计算;当淹没度hs/H0>O.95时,不是如该规范所说“也可按”而是应该按公式(A.0.2-1)计算,否则,将会出现设计采用的闸孔宽度偏小及上游实际壅高水深将增大的情况.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2012(010)003【总页数】4页(P154-156,141)【关键词】宽顶堰;水闸孔径;高淹没度;淹没系数【作者】贾西斌【作者单位】河南省水利勘测设计研究有限公司,郑州450016【正文语种】中文【中图分类】TV3141 《规范》提出的2个计算公式平底开敞式水闸的流态为宽顶堰流,《水闸设计规范》SL 265-2001(本文简称《规范》)对于平底开敞式水闸,提出了2个闸孔宽度计算公式,其一如下(本文称为“《规范》公式1”):式中:B0-闸孔总净宽;Q-过闸流量;H0-计入行近流速水头的闸上游水深(从闸底板顶面算起);g-重力加速度;m-流量系数,闸底板与上游渠底相平时可采用0.385;ε-侧收缩系数,根据闸孔宽度及上游河(渠)道断面要素等由《规范》公式(A.0.1-3)至公式(A.0.1-5)计算确定;σ-宽顶堰流淹没系数。
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两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论水闸淹没宽顶堰流量计算公式有两种表达形式:一种是 Q=φsεBh…………(0-1)另一种是Q=σsεBm H03/2 …………(0-2)式中:Q-过闸流量;ε-侧收缩系数;B-闸室净过水宽度;h-闸室水深,比势能;g-重力加速度;H0-闸上游翼墙前河道末收缩断面(后简称断面1-1)单位水体总能量;m-流量系数;φs-淹没流速系数;σs-淹没流量系数。
从水力学知,式(0-1)是由闸室过水断面(后简称断面2-2)与断面1-1建立能量关系方程H0=h++ξ…………(0-3)推导而来;而式(0-2)又是引进参数K=,m=φK由式(0-1)演变而得,二式同根同源。
然而水闸设计工程师都知道,此二公式在相同条件下计算结果是不等的。
对某闸过闸流量核算淹没度hs/h0=0.965,用【参1】按式(0-1)计算得Q=470m3/s;用【参2】按式(0-2)计算得Q=394 m3/s,相差近20%。
式(0-1)、(0-2)本同根同源,它们计算结果却不一致,这是不合理的,也不是必然的。
对一个具体的水闸来说,其闸室q~h关系曲线只有一条,即在某一水深只能通过一个流量。
一、室矩形过水断面的水力特性特性方程:E s=h+=h+(1-1)式中:E s-闸室收缩断面2-2单位水体总能量;V2-平均流速;q-单宽流量;a2-动能改正系数;-断面2-2比动能;h-同前。
式(1-1)即式(0-3)等号右边的前两项。
式(1-1)E s=f(h,q),令q=常量,使其变为平面问题,(如q=5,10,15,25)可作E~h关系曲线,见图1s图1中相应于每一个流量q的曲线就是一条E s~h关系曲线。
该曲线以横坐标和与横坐标成45°的线oa为渐近线,并且有一断面单位能量最小的点k,该点将曲线分为上、下两支。
在下支为急流,E s随h增大而减小;在上支属缓流,E s随h增大而增大。
对应K点的水深即为由急流向缓流转变的水深称其为临界水深h k。
故对h k有定义⑴:矩形过水断面,流量一定,对应于最小断面单位水体能量的水深称为临界水深。
令E s=常量(如E s=2.06,3.26,4.26,5.16,5.99m),可作q~h关系曲线如图2。
由图2可知,在下支,h增大q随之增大;当q=q max后,在上支,h增大q随之减小。
在q max处只有一个水深与之对应,此水深也定义为临界水深。
定义⑵:矩形过水断面,断面单位水体能量为定值时,对应于最大流量的水深称临界水深。
根据上面两定义都可以通过微分方程证明h k=E s。
在图1上也可以看到,连接各流量的K点,可以得到通过坐标原点的直线Ob,直线Ob将45°线Oa上任一点的纵坐标分割为1:2。
可见给定Es时,h k=E s。
h k的定义⑴与定义⑵是一致的,只是从不同的限定条件即不同的平面角度来表达h k。
从图1、图2可以看出式(1-1)的图形是一个以图2曲线为横断面,以图1横坐标(Es)轴为一边,以Oa线为另一边的锥形曲线。
断面2-2的淹没流态就是断面2-2实际进入的缓流区流态。
二、式(1-1)可得:V2=…………(2-1)Q=h…………(2-2)理论上讲,计算淹没宽顶堰的根本公式应是式(2-2),因为水流通过断面2-2时,必须遵守断面2-2的水力特性。
由于E s及h在设计情况下是未知的,且是互为影响的变量,式(2-2)在设计情况下无法直接使用,需要将其变为只含一个自变量的公式,建立断面1-1、2-2间的能量关系式(0-3),令φ=整理得:V2=…………(2-3)q=h…………(2-4)对比式(2-1)、(2-3)及式(2-2)、(2-4)可见,用H0代替Es后,φ的参与不可忽视。
式(2-3)也清楚的说明,用用H0代替Es后,根号内计算的速度,必须乘以修正系数φ才能使之等于断面2-2的真实速度V2,所以不能简单地令φ=1.0。
水体从断面1-1携带能量H0流到断面2-2,能量要有损失和转换。
损失包括沿程损失(次要的),墩头阻力损失(主要的)水体到达断面2-2后,所带有的能量已经不是H0而是小于H0的Es。
断面1-1、2-2间的水位差一部分是损失,另一部分转化为动能。
为方便讨论,将断面1-1、2-2能量关系协成H0=Es+△h1-2………………(2-5)△h1-2-水流从断面1-1到2-2间的能量损失或称能量差。
即(0-3)式中的§。
0,当△h1-2=0,Es=H0,这时断面2-2的h k=h ka=H0。
将式(2-1)中的Es用H0代之,以h为自变量可作曲线A,见图3。
曲线A是断面2-2淹没流的上限,也是一条只能无限接近的理想曲线。
如果在H0一定的情况下,能通过试验测得断面2-2实际的hk,譬如别列金斯基试验hk=0.61H0=hkb(任何实测的hk绝对不可能大于或等于H0)。
这时断面2-2的Es= h kb=0.915H0,h1-2=.085H0。
用Es0代入式(2-1),以h为自变量可作曲线B,见图3。
曲线B是断面2-2淹没流淹没开始时刻的h-V关系曲线。
三、分析曲线A与曲线B围成的区域可知:h在h kb→H0间变化;Es在Es→H0之间变化;V2在V2b0→H0之间变化。
在这个淹没流区域里,应该存在一条断面2-2真实的唯一的V2~h关系曲线C。
分析曲线C的下端点b0, b0点的纵坐标是实测的h kb,因而它的横坐标V2b0也应属实测的确定值,所以b0点就是曲线C的起始点。
再分析式(2-1),当Es= H0, h→H0时,V2→0,因此曲线C的上端点趋近于曲线A与纵轴交点a10。
曲线C中间各点走向这样确定:将曲线的纵坐标hkb-Es0段(数值等于1/3Es0)分成若干等分(如10等分),落在曲线B上各点b0、b1……b10;将曲线A纵坐标hka-H0段(数值等于1/3H0)分成10等分,落在曲线A上各点a0、a1……a10。
连接a0b0,a 1b1,……a9b9。
将Es0-H0段(数值等于0.085H0)纵坐标分成10等分,即有Es1,Es2……。
用Es1,Es2……再作九条V2~h关系曲线。
这样就把曲线A与曲线B围成的区域打成网格。
从b0点开始,连接Es1与a1b1的交点,连接Es2与a2b2的交点……直到a10,曲线C即作成。
利用V+△V=列表计算一样可以作出曲线C。
曲线C体现随h增加,Es增加一个量级,速度V2减小一个量级,每次减小不是一个常数。
分析图1可见,在缓流区,随h增加Es增加,但动能减小,即V2减小。
曲线C符合这一规律。
由于曲线C首尾是确定的,中间各点由网格法确定,所以整个曲线是唯一的。
根据q=hV,同样可以作图4曲线C。
曲线C在图1、图2上的表示即曲线MN。
四、式(2-1)是曲线C,式(2-3)根号部分是曲线A。
要使式(2-3)根号部分的计算结果符合式(2-1),就要对其加以修正。
在同一水深曲线A上的流速V 2a需要乘一个小于1.0的φ值,使之等于断面2-2的实际流速值即曲线C上的速度V2c,所以φ=。
在图3上,利用各淹没度时的水深的V2c、V2a即可得到与淹没度对应的φ值。
另据V2==,令μ=,K=可得φ=,取不同K值、μ值即可得φ值。
用此式与前图解求得φ值结果是一致的。
同样利用图4曲线C上各淹没度对应水深的qi与b0点的qb0的比值σ=,可求出与各淹没度对应的σ值。
根据hkb=0.61H0,结合实历本文求得φ值、σ值如表1。
表1中φs、σs为式(0-1)、(0-2)用值。
表1表1中当=0.82、0.84时,σ值大于1.0,这与前述hk的定义(2)没有矛盾。
Hk 的定义(2)是在Es为定值,只有h一个变量的情况。
曲线C是q=f(Es,h),Es、h均为变量的情况。
五、公式(0-1)、(0-2)存在的问题式(0-1)、(0-2)存在的问题总的来说就是q~h关系曲线的起始点都在曲线A上。
这意味着在临界水深hkb时,△h1-2=0, φ=1.0,速度没有修正,倒是h增加,V 2减小反而给予修正。
实例:H0=4.92m,hkb=0.61H0=3.00m,Es=4.50。
临界水深hkb时的真实流量应是b0点的流量qb。
=3.0×4.43×=16.28m3/s。
式(0-1)计算水深hkb时的流量qka'=1.0×3.0×4.43×=18.415 m3/s;式(0-1)计算水深hka时的流量qka=1.0×3. 28×4.43×=18.61 m3/s。
在曲线A上论临界水深是hka,这时流量最大;当h<hka,随h减小q减小。
hka'< hka,所以qka'<qka,但qka'仍然属于曲线A向下延伸线上的点。
比较图4曲线D与曲线C可见,曲线D计算结果一直偏大,但在高淹没度二者非常接近。
式(0-2)的计算思想是:以临界水深的流量为基准,其上各淹没度对应水深时的流量是用临界水深时的流量乘一个比值系数σs而得。
M=φk,k=。
以平底闸m=0.385看,显然是令φ=1.0,h==hka而得。
就是说m H03/2是曲线A的下端点a0点的流量。
实例qka=σs m H03/2=1.0×0.385×4.43×10.913=18.61 m3/s。
当=0.80,σs=1. 0,用式(0-2)计算的q~h关系E的下端点是a0点的流量垂直下移至hkb的高度。
这显然也是不经修正的流量。
令m'=k,取不同k值可得m'=f(k)曲线,该曲线形状同式(2-2)曲线形状完全一样。
当k=时有m'max=0.385,因此可以说m'的物理意义是H0=1.0时的流量。
φ值前已论述,在淹没流开始时,φ不可能是1.0,所以m也不应是0.385。
见图4,对比曲线E与曲线C,在=0.92时,二曲线相交,其他各处相差甚大。
在交点以下式(0-2)计算结果偏大;交点以上式(0-2)计算结果偏小。
六、修正公式的表达式以曲线C与曲线A的关系为基础,建立五个公式表达式如下:1、 Q=εBhφ…………(6-1)式中:φ-流速改正系数,见表1。
此式表达与式(0-1)同,但φ与φs有明显不同。
2、Q=σεBh kbφk…………(6-2)式中:σ-淹没流量系数见表1。
h kb=0.61H0,φk=0.9565,φk意义是将图3中a0点的速度修正为b0点的速度。
3、Q=σεBh kb…………(6-3)式中:=0.915,H0=Es0。
4、Q=σεBm (H0)3/2…………(6-4)5、Q=σεBm H03/2…………(6-5)式中:m为不同坎高()堰顶临界水深时的最大流量系数。
=0.8748,的意义是将图4中a0点的流量修正为b0点的流量。