弯道水流实验
弯道水流实验
实验一弯道水流实验1. 实验目的要求弯道是平原河流中最常见的局部河段。
弯曲性河流就是由一个个反向河湾与直段连接而成，分汊河流的个别汊道也常常发展为弯道，甚至顺直型河流在枯水季节的河槽也具有弯曲的形状，弯道水流的特征与相应的泥沙运动、河床演变等密切相关。
（1）观察弯道上的水流情况，增加对弯道环流的认识；（2）了解弯道水流的纵、横向流速分布规律（3）弯道水面纵、横向比降及凹岸水面超高值的沿程变化规律2. 实验仪器设备。
（1）360度道水槽（R=1米）。
（2）流速仪，带刻度可测流向的活动测针架，水位测针，钢卷尺。
（3）模型沙、高锰酸钾，木屑等示综剂。
3.实验准备（1）启动供水系统，调节进水流量及弯道水槽尾门水位，使实验段水流平稳，水深控制在15—20cm之间；（2）布置测量断面及测点位置：在弯道内布设0°、60°、120°、180°、240°、300°、360°等七个测量断面，在弯道槽上、下游直段上分别布设一个测量断面。
（3）放好测架，安装好流速仪及水位测针。
4. 实验步骤（1）在各个测量断面上两侧（测点距槽壁各5cm）和中轴线上用活动测针测量水面高程。
（2）使用流速仪以三点法测量弯道0°、60°、120°、180°、240°、300°、360°等七个测量断面的流速与流向。
测量垂线的布置与测量水面高程时相同。
（3）在水面施放木屑及高锰酸钾等示踪剂、床面施放模型沙，观察弯道水流水面、水流内部水质点运动轨迹以及弯道床面推移质泥沙的运动情况。
5. 实验注意事项（1）弯道水流是典型的三维水流，实验室应注意观察水流及示踪剂、模型沙的运动情况。
（2）测弯道不同断面流速时要及时调整，保持流速仪测桨轴向与测点水流流向一致。
（3）若采用沿流程安装的固定水位测针测量水面高程时，应先按统一的基准面确定各测针零点高程。
明渠弯道水流运动规律研究分析
明渠弯道水流运动规律研究分析【摘要】在自然界的河道或者人工开挖的水渠当中，由于地势的原因，都会有弯道的存在，在水流经过这些弯道的时候，其运动规律会根据弯道的程度和水流的具体情况发生相应的变化，这些变化的规律是非常难以琢磨的，在这种情况下，人们通过对弯道和水流的具体数据进行研究，来得出其运动规律。
本文结合具体公式和案例，来对明渠弯道水流运动规律进行研究分析。
【关键词】明渠弯道水流运动规律前言在人们对明渠弯道中水流运动规律的研究中，包含了在各种地形情况下的弯道水流运动特性，根据这种特性，人们对其中影响水流运动规律的因素进行了各个方面的分析探讨。
这样的研究在人们的生活中起到了重要的作用，对河流的治理和港口的建立有着关键的意义。
一、在明渠弯道水流运动中的各个参数影响水流运动规律的因素包括很多方面，其中主要包括了水面横比降、横向环流流速沿垂向分布和环流流速的沿程分布等因素，通过对这些因素的具体研究分析，可以得出具体的弯道水流的运动规律。
1、首先是弯道水面横比降。
在水流经过弯道的时候，由于弯道的不同，其中所产生的离心力也有着不同，由于其中离心力的存在，会使水流的的水面逐渐升高，并且偏向凹面，这个凹面根据渠道的具体情况，会形成一定的倾斜角度，这个倾斜角度就被称为横比将JR，在水流经过弯道的时候，其中在水面逐渐偏向凹面的过程中，水灵经过弯道最中间的时候，是其中横比将值最大的时候，随着水流渐渐过去弯道，横比降的数值也会渐渐的减少；在水流经过弯道进口凸面的时候，水面处于最低的位置，在水流经过弯顶以下的凹面的时候，水面处于最高点。
在对弯道水面的横比将进行描述的时候，有着这样几个公式：首先是罗索夫斯基公式在这个公式里面Jr代表着水面的横比降：Vcp为在水流进入弯道的时候，垂线的平均流速；α0为流速垂线的分布不平均系数；τ0为来自河底的横向阻力；r为弯道的半径；p为水的密度；g为重力加速度。
在这个公式中我们可以看出，要想对水面的横比降进行计算，其中需要多个方面数据的共同支持，但是这个公式在实际的运用中仍旧是不精准的，其中的河底横向阻力和系数都不能进行有效的确定。
弯曲的水流实验现象
弯曲的水流实验现象弯曲的水流实验现象【引言】水是人类生活中不可或缺的资源，其性质和行为一直以来都备受科学家们的关注。
在研究水流时，人们发现了一种有趣的现象，即水流在通过一定形状的通道时会弯曲。
这一现象引起了科学家们的浓厚兴趣，并进行了一系列的实验来解释其原理。
本文将一步一步回答有关弯曲的水流实验现象的问题，并对实验结果进行解读。
【实验设备】1. 水源：提供水流用的水源，可使用自来水或水箱中的水。
2. 通道：可使用透明的塑料管、玻璃管等材料制作，其形状可以是直线、曲线或其他特殊形状。
3. 流速计：用于测量水流通过通道的速度。
4. 尺子或标尺：用于测量通道的长度。
5. 滴管：用于调整水流的流量。
6. 支架，夹子等：用于固定通道和其他实验设备。
【实验步骤】1. 准备工作：将实验设备进行清洁，并放置于合适的位置，确保通道不会晃动或倾斜。
2. 设置通道：选择一个合适的通道形状，并将其固定在实验台上。
可以根据实际需要设置直线、曲线或其他特殊形状的通道。
3. 测量通道长度：使用尺子或标尺精确测量通道的长度，并记录下来。
这个数据将在后续的实验数据分析中使用。
4. 调节水流流量：使用滴管来控制水流的流量，使其保持恒定。
可以逐渐调节滴管的开口大小，直至满足实验要求为止。
5. 测量水流速度：将流速计放置在通道的出口处，并记录下水流通过通道的时间。
根据通道的长度和时间，可以计算出水流的平均速度。
6. 实验记录：将实验数据进行记录，并进行实验的重复。
可以在不同的水流流量和通道形状下进行多次实验，以获得更准确的数据。
7. 数据分析：根据实验数据进行分析，比较不同条件下的实验结果。
可以观察到水流在通道中的弯曲程度和速度的关系，并进行推理和解释。
【实验结果】经过实验，我们可以得出以下结论：1. 水流在直线通道中保持直线运动，速度基本保持恒定。
2. 水流在曲线通道中会发生弯曲，且弯曲的程度随着通道曲率的增加而增加。
3. 弯曲的水流在曲线的内侧速度较快，曲线的外侧速度较慢。
变弯的水流实验方法
变弯的水流实验方法我折腾了好久变弯的水流实验，总算找到点门道。
我刚开始就想啊，水都是直流的，怎么能让它变弯呢。
我最先想到的是用东西去挡着水流，就像在路上设个障碍物一样。
我找了个小木板，放在水龙头下面，打开水龙头，水倒是被挡了一下，但那根本不是变弯，而是四处飞溅，搞得一地水，这可真是个失败的尝试。
后来我突然想到摩擦这个事儿。
在生活里，你想改变东西的运动方向，摩擦有时候就能起作用对吧。
我就找了个表面挺粗糙的东西，想着让水顺着这个粗糙面流，说不定就能弯呢。
我找了块砂纸，斜着放在水龙头下，砂纸摩擦力是大，可水一流下就是断断断续续的，根本不能形成那种优美弯曲的水流。
再后来啊，我想到了借助吸引力。
我记得物理课上说过物体之间有重力和吸引力之类的。
我就找了个塑料梳子，在头发上快速摩擦几下，梳子就带上静电了，我想电会吸引轻小的物体，水这么小的分子应该也能被吸引吧。
当我把带电的梳子靠近水流的时候，哎呀，真的看到水流有一点弯曲了，那时候感觉像发现新大陆一样，真是恍然大悟。
不过这弯曲效果不是很明显。
然后我就想能不能让水流受一种持续又稳定的力呢。
然后我又试了用个弯成弧形的吸管。
吸管就像一个特制的通道。
把一端靠近水龙头，水从吸管里流出来的时候，嘿，水流真的按照吸管的弧形变弯了。
这个办法不错，不过要把吸管固定好呢，我就用胶带粘着吸管，这样水流就比较稳定地变弯了。
我感觉这个方法比较靠谱，要是想让水流弯得幅度更大，就把吸管弯得更厉害一点就像给水流设计更弯曲的道路一样。
但是这个过程也有困难，要调整好吸管和水龙头的衔接，不然水会从旁边漏出来或者不能按照想要的弯弯地流出来。
反正，这个变弯的水流实验我是不断地试错之后，才有这些成果的。
不过我还不确定是不是还有更简单或者效果更好的办法呢。
弯道河段水流流态试验研究
进行无量纲化’５ｊ。
回地下水库
图１模型平面总体布置（单位：ｍ）
收稿日期：２００８一０５—２８ 作者简介：刘健，女，沈阳农业大学水利学院，硕士研究生。
万方数据
８２
人 民 长江
２００８年
区，水位达到最高后，受惯性作用的影响，又有降低趋势，这时水
２０￡
道水面呈现扭曲的水面形态，从而导致了弯道水流结构的调整
１：Ｓ
和流速的重新分布。弯道水位等值线见图６。
图２流速空间网格布置（单位：ｍｍ）
Ｌ！！，ｌ 图３流速平面网格布置（单位：ｍｍ）
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［工二［工工］ Ｚ；２ｌｃ“
Ｚ＝１６ｃｏ
卜＋—卜＋＋＿｜ ｛，＿１ｌｃ”
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万方数据
２．２河段横向环流分布 横向环流是在弯道处形成特殊水流现象的决定因素，弯道
水流是三维水流，水流在垂直方向存在径向压力梯度，但是表层 水流和底层水流的向心加速度是不同的。通常表层水流的向心 加速度大于底层水流的向心加速度，因为表层水流的速度大于 底层水流的速度，这样，表层水流趋向于向外运动，而底层水流 则向内运动，靠近河岸处将形成平衡性垂向流速分量，该流速分 量的方向在凸岸向上，在凹岸向下，从而形成了对河床断面产生 很大影响的环流，也就是所谓的弯道螺旋流。
从图９中可以看出，在弯道进口附近，纵向紊动强度较大， 尤其是在弯道进口靠近凸岸处，是紊动强度紊动的核心区，紊动 强度有最大值；同样在弯道出口处，靠近凸岸处同样存在一个纵 向紊动的核心区域，该区域的紊动强度虽为负值，但其绝对值比 附近区域的值要大。
图７河段平面流线分布
弯道环流的原理与作用演示幻灯片
1
河流弯道
弯道是河流广泛存在的 一种形态，其形态与演 变密切关系到防洪、水 利开发、航道治理、港 口利用等，是河流动力 学和地貌学的重要研究 对象。
2
中国河流分布图
3
河道横向侵蚀与横向变形
河道横向侵蚀是指河沟道与流向垂直的两侧方向的 侵蚀，如河岸崩塌，沟道被冲刷而变宽等现象。 横向变性是指河道在与流向垂直的两侧方向上的 变形，是横向寝室的结果。
6
7
弯曲河段水流的横向冲刷原理图
8
弯道环流的作用
河道整治 渠首防沙 限制局部冲淤 提高排沙建筑物输沙能力
9
河道整治：按照河道演变规律，因势利导，调整、稳定
河道主流位置，改善水流、泥沙运动和河床冲淤部位， 以适应防洪、航运、供水、排水等国民经济建设要求的 工程措施。河道整治包括控制和调整河势，裁弯取直， 河道展宽和疏浚等。
导致横向侵蚀的原因：
1.河沟道纵向侵蚀的影响 2.弯曲河段水流的横向冲刷
4
弯道环流原理
弯道环流原理，又称弯道 环流水沙分流原理。
水流在弯道段内作曲线运 动所产生的离心力，使表 流指向凹岸，底流指向凸 岸，在断面内形成封闭的 横向环流。此环流与纵向 水流结合在一起，形成顺 主流方向呈螺旋形向前运 动的水流。
12
人工环流的原理
人工弯道引起弯道环流的防沙排沙设施，最常用的有 人工弯道式取水及曲线形沉沙池(见沉沙池)。侧面排 沙设施是利用水流转弯泄流时形成的横向环流，增加 排沙量。中国两千多年前修建的都江堰渠首(见都江堰 灌区)中的飞沙堰， 就是利用侧向溢流时产生的人工 环流排沙，从而减少渠道进口，即宝瓶口的进沙量。
图为河流的横向环流
5
由实际观察可知，在天然河道上，一般弯道部分 占80%~90%，所以河道基本上都是弯曲的。河流在 直线河段上的水深、流速、含沙量的分布是比较均 匀的。而在弯道上相反，因离心力的作用，使凹岸 水面雍高凸岸水面降低。这样弯道表层水流由凸岸 流向凹岸，底层水流则有由凹岸流向凸岸，从而形 成横向环流。在凹岸，水流从上向下，且流速较大， 含沙量较小，因受重力的作用，底流中的泥沙便淤 积在凸岸，形成水浅流缓的浅滩。
弯道取水口表层水流速度场数值模拟
GU Pan， MOU Xian － you， ZHANG Wan － feng， ZHENG Yong － peng
（ College of Water Conservancy and Civil Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China）
通过速度云 图 可 以 直 观 看 出，引 水 渠 内 流 速 较 大，无需担心泥沙淤积问题，但在取水口处流速相对 较低，并且流场状态复杂，应特别注意泥沙淤积。同 时，引水渠与主河道相交处（ 图 3 中方框所示） ，流速 变化剧烈，不 利 于 工 程 维 护，应 适 当 进 行 优 化，尽 量 使边线过渡平缓。
参 考 文 献：
［1］ 周素真，马有国，田治宗等． 弯道环流及其在取水防沙 中的应用〔J〕． 农田水利与小水电，1993（ 2） ： 34 － 38．
［2］ 王庆，郭德发． 新疆人工弯道式引水枢纽的设计与运 行〔J〕． 人民长江，2004，35（ 1） ： 74 － 77．
［3］ 张黎，张鹤． 分流对弯道水流水力特性影响的试验研 究〔J〕． 吉林水利，2009（ 6） ： 53 － 56．
Abstract： According to the physical model，3D ultrasonic current － meter is utilized in this paper to measure three － dimensional flow structure directly under different conditions near water intake． Numerical simulation of the two dimension flow has been simulated by using standard turbulent model． Comprehesive analysis，the velocity at the water intake change rapidly． The velocity at the downsteam of water intake significantly reduced． Key words： artificial bend； water intake； numerical simulation
重庆市隘口水库弯道溢洪道水流特性试验研究
根据溢道沿线 地形地质条件 ， 其平面布置
情况 见 图 ｌ 。
塔、 引水隧洞及坝后 电站组成。总库容 ３ ５ ８ ０万 ｍ ， 属 Ⅲ等 中 型 工 程 ， 主 要 建 筑 物 级 别 为 ３级 。
水 库 校核 洪水标 准 为 １ ０ ０ ０ ａ一 遇 （ Ｐ＝ ０ ． １ ％） ，
第３ ２卷第 ３期
２ ０ １ ３年 ６月
四
川
水
力
发
电
Ｖｏ １ ． ３ ２，Ｎｏ ． ３
Ｓ ｉ ｅ ｈ ｕ ａ ｎ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ
Ｊ ｕ ｎ ．， ２ ０ １ ３
重 庆 市 隘 口水 库 弯 道 溢 洪 道 水 流 特 性 试 验 研 究
中图分类号 ： Ｔ Ｖ ７ ； Ｔ Ｖ １ ３ １ 文献标识码： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ － ２ １ ８ ４ （ ２ ０ １ ３） ０ ３ － ０ １ ６ ０ － ０ ４
１ 概
述
校核 洪水 位 高程 ５ ４ ８ ． ９ ｍ， 相 应下泄洪水流量 Ｑ
＝
隘 口水库位于重庆市秀山土家族苗族 自治县 隘口镇 ， 是一座以农业灌溉为主， 兼有城镇及农村 人畜供水 、 发电等综合效益的 中型水库 。大坝枢
６ Ｏ
些 垦堡 塑些 垦煎 量些 垦 堕些 垦丝 主些 垦
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根据试验场地及供水能力 ， 将模型几何 比尺 确定为 １ ： ６ ０， 模型采用正态模型 ， 按重力相似准
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ ０３ － — １ １
模型采用有机玻璃 制作 ， 不仅便 于观察水流 流态 ， 而且能够满足修改和优化 的要求。有机玻
基于先进量测设备的弯道水流特性实验设计
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Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｅｃ ｌ ｕ ｃ ａｔ ｌ 。ｎ — Ｉ ｎｎ ｏｖ ａＬ Ｉ ｏ — ｎ Ｈｅｒ ａｌ ｄ
电 化 教 育 研 究
基 于 先 进量 测 设备 的 弯 道水 流 特 性 实 验 设 计 ①
胡 江 兰 艳萍 陈阳 （ 重庆 交通 大学 水利水 运工 程教 育部 重点 实验室 重 庆
பைடு நூலகம்
弯 曲河 道 是 最常 见的 河 型 之一 ， 因 其 水 流 和 泥 沙运 动 规律 复 杂 ， 河湾 演 变现 象 及 其 机 理 一 直 是 河 流 动 力 学 及 河 床 演 变 学 重 点 关注 的 对 象 ， 弯 曲河 道 的 水 流 及泥 沙运 动 特 性 也成 为 水利 工程 学 科 理 论 和 实验 教学 的 重要内容。 近年来 ， 不 少 针 对 该 类 问 题 的 研 究 被 开 展并 取 得 了一 些 较 好 的 成 果【 Ｉ ’ 。 但 是， 受测 量手 段 的 限 制 ， 弯 道 水 流 运 动 的 学 生 教 学 实验 效 果 则较 差 ， 且少 有 这方 面 的 教 改研 究 ， 远 不如 在流 体 力 学 实验 教 学方 面 的 成 果［ ４ － ６ １ 。 首 先是 教学 实验 采 用的 弯道 水 槽 ， 通 常 都 是底 部封 闭坐 落 于地 面 ， 不 易观 察 和 测 量， 且水流的平稳性较差 ； 而 教 学 过程 中 学 生 使 用 的流 速 仪 多 为旋 桨 式 的单 点流 速 仪， 仅能 测 量 平 均 流 速 ， 无 法 反 映 水 流 的 三 维 运 动形 态 ， 要 测量 弯 道 内部 的 环流 结 构更 不可能 。 因此 ， 以 往 的 这 类 实 验 更 多仅 是 让 学 生 能 动手 参 与 ， 对 学 生 强化 理 论知 识 的认 识和提高学生的创新能力效果较差。 本 文 建 设 了 一 套 高 精 度 的 架 空 变 坡 玻 璃 弯 道水 槽 ， 并 引入 了先进 的 激 光粒 子流 场 测 量仪 和 超 声水 位 计 ， 设计 了一 套弯 道水 流 特 性 的教 学 实验 ， 能 增 强学 生 对理 论 知识 的 理解 ， 大 幅 提 升 学 生 的 实 验 创新 水 平 。
弯道环流实验报告总结
弯道环流实验报告总结摘要弯道环流实验是一种常用的实验方法，用于研究在弯曲管道中的流体流动。
本实验采用了弯曲的管道模型以及流体流速和压力的测量仪器，通过对实验数据的采集和分析，得出了关于弯道环流的一些重要结论。
引言弯道环流是一种常见的流体现象，广泛存在于管道输送、空调系统以及工业加工过程等领域。
研究弯道环流的特性对于优化流体输送系统的设计和运行有着重要意义。
本实验旨在通过构建弯曲管道模型，测量不同流速下流体在管道中的压力分布，进一步探究弯道环流的特性。
实验方法及步骤实验设备1. 流体输送系统实验设备中的流体输送系统包括一个压力泵、一个弯道管道模型、一个压力传感器以及一个流速计。
其中，压力泵提供了实验所需的流体动力；弯道管道模型是实验中的主要对象，用于产生弯道环流；压力传感器用于测量管道内的压力变化；流速计用于测量流体在管道中的流速。
2. 数据采集系统为了方便对实验数据进行记录和分析，我们配备了一套数据采集系统，主要包括一个实验控制器和一个计算机。
实验控制器用于控制实验设备的运行，并进行数据的实时采集；计算机用于存储和处理实验数据，生成结果图表。
实验步骤1. 连接实验设备：将压力泵、弯道管道模型、压力传感器和流速计按照指示正确连接并固定好。
2. 实验参数设定：通过实验控制器对实验参数进行设定，如流速、流量和实验时间等。
3. 实验运行：启动实验控制器，开始实验运行。
实验过程中，实验控制器会自动采集数据，并将其传输至计算机端的数据采集系统。
4. 数据记录和分析：通过数据采集系统，记录实验数据，并进行分析。
在实验过程中，定期检查和记录压力传感器和流速计的读数。
5. 结果对比与讨论：根据分析所得的实验数据，对不同流速下弯道环流的特性进行对比与讨论，并得出相应的结论。
结果与讨论在实验中，我们测量了不同流速下流体在弯曲管道中的压力分布。
通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：1. 弯道环流的存在：当流体通过弯曲管道时，会形成环状流动现象。
小学生科技创新论文：水流的弯曲
水流的弯曲
研究的问题：用化妆棉擦试过的吸管靠近水会发生什么变化呢？
研究的基本设想：使用对比实验研究
实验的器具与材料:水龙头、化妆棉、吸管
研究的过程记录：
1.打开水龙头，让水流尽可能地小。
2.把吸管用化妆棉擦试几下。
3.把用化妆棉擦试过的吸管小心地靠近水流，注意吸
管不要接触到水流。
4.观察水流的变化。
会发生什么？——水流变的弯曲了！
通过上面的实验，我发现用化妆棉擦试过的吸管可以让水流弯曲。
还有其它方法可以让水流弯曲吗?
为了进一步验证我的想法，我准备了一个气球，一件人造纤维的毛衣和一个水龙头继续探究。
1.打开水龙头，让水流尽可能的小。
2.把吹好的气球在毛衣上摩擦几下。
3.把气球小心地靠近水流，注意气球不要接触到水流。
4.观察水流变化。
会发生什么：水流变的弯曲了！
通过这两次实验，说明了用化妆棉擦试过的吸管与用毛衣摩擦过的气球都能让水流弯曲。
后来，我请教了老师，知道了：化妆棉、毛衣与吸管、气球摩擦，化妆棉、毛衣上的电子转移到吸管、气球上，吸管、气球的负电荷增加。
在流动的水中，水分子（偶极子）相对自由地运动着。
当带有负电荷的气球靠近水流时，水分子发生偏转，向水流表面聚集，正极呈现出外向运动的趋势。
水分子的正极被吸管、气球上的电子所带的负电荷（负极）所吸引，水流发生了偏转。
原来，有这么神奇的科学现象！。
浅析河流弯道水流特点及冲刷深度
浅析河流弯道水流特点及冲刷深度王志鹏【摘要】自然状态下,由于受到河床、地形地貌等因素的影响,河流会呈现很多种形态.根据河流平面形态将其分为四类:顺直型、分汊型、弯曲型及游荡型.本文重点对弯曲型河流中一种常见的水流形式弯道水流进行研究,分析弯道水流特点、分类、冲刷机理以及冲刷深度计算.【期刊名称】《农业科技与信息》【年(卷),期】2018(000)023【总页数】3页(P123-124,128)【关键词】河流;弯道水流;特点;分类;冲刷深度【作者】王志鹏【作者单位】甘肃省张掖市甘州区水利工程队,甘肃张掖734000【正文语种】中文【中图分类】TV147在河流动力学中，弯道水流特点、分类、冲刷机理及冲刷深度的计算一直是重点研究的方向。
弯道水流的分析将对河流枢纽工程、引水工程以及整治工程的发展具有非常重要的作用，而弯道水流研究方法主要包括确定型和随机型。
确定型方法由于其建模简单、易于分析和计算方便等优点，受大部分学者青睐。
随机型方法是较为符合弯道水流随机性特点的一种方法，随机型方法使用过程中较为复杂、计算模型建立难度大、计算时间较长、研究成本较高。
故本文采用确定型方法，重点分析弯道水流特点、分类、冲刷机理及冲刷深度计算。
1 河流弯道水流分类自然状态下的弯道水流边界条件存在差异，导致弯道中水流运动特性和直道中水流运动特性有着明显差异。
弯道水流中有缓流和急流之分，而弯道也可以分为缓流弯道、急流弯道。
1.1 缓流弯道1.1.1 水面横比降较高所谓弯道水流水面横比降，即水流在直段流入弯段之后会产生离心力，容易破坏自由水面的平衡，从而造成弯道水流形成的凸岸水面要低于凹岸水面形成的横向水面比降，而凹岸与凸岸之间形成的水位差就被称为横向水面超高。
1.1.2 断面环流河流弯道的断面环流是因为弯道水流在横断面上凹岸水面高、凸岸水面低而形成的环形流动形式。
弯道水流受离心力、水冲击力以及压力的影响，再加上水流运动的连续性，导致出现断面水流的现象。
会弯曲的水流实验原理
会弯曲的水流实验原理1. 引言嘿，大家好！今天咱们来聊聊一个超级有趣的实验，那就是“会弯曲的水流”。
你有没有想过，水流是怎么“变弯”的？我跟你说，这可不是魔术，而是科学的魅力哦！水流弯曲的原理，听起来很复杂，但其实用咱们日常生活中的小例子就能明白。
就像家里的水龙头，拧开的时候水一溜而下，有时候可能还会溅得到处都是，那可真是让人哭笑不得！而在某些情况下，水流竟然还能优雅地转个弯，今天就带你一起探讨这个神奇的现象。
2. 水流的基本原理2.1 水的性质首先，我们得知道水的性格。
水呢，乍一看就像个温柔的小姑娘，流淌的时候总是那么随意，但其实它有自己的脾气。
水是有表面张力的，这就是为什么你会看到水珠在叶子上滚来滚去，而不会一下子就摊开。
这个表面张力就像是水的一层保护膜，让它在流动的时候还能保持一定的形状。
2.2 重力的影响再来，咱们得聊聊重力。
重力可是个“无处不在”的家伙，时刻在影响着水的流动。
水从高处流向低处，像个调皮的小孩，根本停不下来。
但是，重力并不是唯一的角色，风、摩擦力等等也都在这个大戏里担任了重要的角色。
想象一下，当你在河边，看着水流随着地形而变化，那可真是大自然的艺术品啊！3. 水流的弯曲3.1 摩擦力的角色好了，接下来说说水流是怎么“弯曲”的。
我们刚才提到摩擦力，这个小家伙可是帮水流“转弯”的关键。
想象一下，当水流遇到石头、泥土这些“障碍物”时，它就不得不调整自己的方向。
就像你走在街上，突然遇到人流，你不得不改变路线一样。
这种调整使得水流在流动中可以发生弯曲，真的是“随风而行，顺势而为”啊！3.2 表面张力的助力而且，表面张力也在其中“助了一臂之力”。
水流在弯曲的时候，水分子之间的亲密关系会让水保持相对的形状，避免像一堆散沙一样四散而去。
想象一下，水流在小小的管道里流动，随着管道的曲线而弯曲，就像在跳舞一样，优雅而自然，真的是美极了！4. 生活中的应用4.1 实验示范为了更好地理解这个现象，咱们可以自己动手做个小实验！找个透明的塑料瓶，底部扎个小洞，然后用水慢慢倒进去。
小班科学教案会弯曲的水流
小班科学教案会弯曲的水流引言：在小班科学教案中，有许多有趣的实验可以让孩子们亲自动手体验科学的奥秘。
其中一项实验涉及到水流的弯曲现象，让孩子们能够通过实验观察和探索水流受力的特点。
通过这个实验，孩子们可以了解到水流的物理属性和行为，激发他们对科学的兴趣。
一、实验材料和背景知识介绍1. 实验材料：- 一根直径较小的塑料管- 水龙头或水源- 测量杯- 透明容器（如玻璃或塑料杯）- 彩色食用色素（可选）2. 背景知识介绍：在进行实验前，我们先来了解一下水流受力的特点。
水是一种流体，具有自己的物理特性。
当水流经过不同形状和物体时，会受到一定的力的影响。
当流体流过某个物体或穿过一个狭缝时，会产生一个分离区域，这个区域被称为“流动分离区”。
流动分离区内，水流速度较慢，而流过物体或狭缝的其他部分则速度较快。
二、实验步骤1. 准备工作：- 使用直径较小的塑料管，尽量保持管子的直度。
- 准备透明容器，用于装水并观察水流。
- 如果想要观察染色水流，可以加入少量彩色食用色素。
2. 进行实验：- 将塑料管的一端放入水源（水龙头或水杯）中，并确保水流畅通。
- 将水流通过塑料管的另一端引入透明容器中，观察水流的形状和行为。
- 如果使用了彩色食用色素，观察水流的颜色变化。
三、实验结果及讨论通过进行上述实验，我们可以观察到以下现象和结果：1. 水流在经过塑料管时会出现明显的弯曲。
2. 水流进入透明容器后，会产生一种螺旋形的流动形态。
3. 如果加入彩色食用色素，可以看到彩色的水流螺旋。
接下来，让我们来分析一下这些现象产生的原因：1. 弯曲现象：当水流经过塑料管时，由于管道的弯曲，水流会受到管道壁面的阻力。
阻力的存在使得水流的方向产生偏转，从而呈现出明显的弯曲形状。
2. 螺旋形态：水流进入透明容器后，会因为容器的形状和流体力学的原理而产生螺旋形的流动。
螺旋形态是由于水流分离区的存在导致的。
水流在经过瓶口处会发生分离，分离区内的流速较慢，形成一个旋涡，而其他部分则是较快的流动。
弯曲的水流科学实验原理
弯曲的水流科学实验原理宝子们，今天咱们来唠唠那个特别有趣的弯曲的水流的科学实验。
你看啊，当我们做这个实验的时候，就会发现水它不再是直直地流下来，而是弯弯扭扭的，像个调皮的小蛇一样。
这背后的原理可有意思啦。
咱先得知道水是一种液体，液体分子之间是有一定的吸引力的。
就好像水分子们都手拉着手，不想轻易分开呢。
当我们让水从一个容器的小孔里流出来的时候，水本身是受到重力的作用要直直地往下落的。
但是呢，如果我们在这个时候，拿一个带电的物体靠近这个水流，就像拿个梳子在头发上摩擦几下，让梳子带了电，然后靠近水流，奇妙的事情就发生啦。
这个带电的物体它周围有电场，电场这个东西就像是一个有魔力的场域。
水分子呢，虽然整体是中性的，但是它内部是有正电部分和负电部分的。
在电场的作用下，水分子就像是一群听话又好奇的小娃娃，它们内部的正负电部分就会受到电场力的影响。
正电部分会被电场推向一个方向，负电部分又会被推向另一个方向，这样整个水分子就会在电场里发生转动或者移动。
你想啊，水流里有好多好多这样的水分子。
当最靠近带电物体的那层水分子开始被电场影响的时候，它们就会改变原来直直下落的方向。
而后面的水分子呢，它们之间是手拉手的呀，前面的水分子一动，就会拉着后面的水分子一起动。
就像小朋友们玩开火车的游戏，车头一转弯，后面的车厢也跟着转弯啦。
于是呢，整个水流就开始弯曲啦。
这就好像是电场在给水流施展魔法一样。
而且这个现象还告诉我们，看不见摸不着的电场原来有这么大的本事呢。
再从另一个角度看呀，这也体现了大自然里各种力之间的相互作用。
重力想让水流直直地走，但是电场力却要把水流拉向一边，这两种力就像是在拔河一样。
最后呢，就呈现出了这个弯曲的水流的有趣现象。
宝子们，你们看这个小小的实验，是不是就像一个小小的魔法世界呀？它让我们看到了那些平常看不到的力在起作用。
我们的生活里其实到处都有这样的科学小魔法，只要我们善于去发现，去探索，就会发现科学就在我们身边，而且还这么有趣，这么好玩呢。
分流对弯道水流水力特性影响的试验研究的开题报告
分流对弯道水流水力特性影响的试验研究的开题报告一、选题背景在水利工程中，因为各种原因河流、沟渠等的水流都有弯曲的情况，这时就需要研究弯道水流的水力特性，以便更好地进行工程设计和建设。
其中，分流是弯道水流中的一种常见现象，它会对弯道流的水力特性产生影响，因此理解和掌握分流对弯道水流水力特性的影响是很有必要的。
二、研究目的本试验的研究目的是探究分流对弯道水流水力特性的影响，包括分流对水深、流速、水位变化、河床冲刷等方面的影响，为了更好地实现这一目的，我们将会开展以下工作：1.设计试验方案，选择适当的试验设备和工具进行试验。
2.对弯曲水流的分流情况进行观测和记录，采集大量的实验数据。
3.对试验结果进行数据处理和分析，探究分流对弯道水流水力特性的影响。
4.对试验结果进行总结和归纳，提出相应的结论和建议。
三、研究方法本试验将采用实验室模型试验的方法进行。
在进行试验前，我们将综合汇总现有文献资料和实验研究成果，选定适当的试验参数和试验模型。
然后设计试验方案，根据实验设备和工具特点，选择合适的流量计、流速计、水深计和喷沙仪等进行试验。
在试验过程中，我们将会对弯曲水流的分流情况进行观测和记录，采集大量的实验数据。
在试验结果得到后，我们将对其进行数据处理和分析，探究分流对弯道水流水力特性的影响，并提出相应的结论和建议。
四、预期结果通过本次试验研究，我们期待能够得到如下预期结果：1.探究分流对弯道水流水力特性的影响。
2.分析实验数据，建立分流与弯度比、分流比之间的关系模型。
3.从实验结果中总结出分流对弯道水流水力特性的重要因素。
4.通过试验结果和分析，提出相应的应用措施和建议，指导实际工程设计和建设。
五、研究意义本次试验研究对加深我们对弯道水流的水力特性和分流现象的理解，提高水利工程设计和建设的实际应用水平具有重要意义。
同时，积极探究分流对弯道水流水力特性的影响，对进一步推进水力学理论研究和实践应用具有重要的指导意义。
溢洪道弯道水流的模型试验及数值模拟研究的开题报告
溢洪道弯道水流的模型试验及数值模拟研究的开题报告一、选题背景和研究意义溢洪道的设计和施工对于水电站的正常运行和安全稳定起着至关重要的作用。
其中弯道处的水流流态及其对引水及涡旋形成的影响一直是研究热点。
为此，本研究选取了一座水电站的溢洪道弯道处进行了模型试验及数值模拟的探究，旨在探讨弯道处水流流态的变化、涡旋的形成及其对于溢洪道的影响，为实际工程的设计与施工提供科学依据。
二、研究内容与思路本研究主要分为以下两个方面：1. 模型试验本研究将在水工模型试验实验室内对溢洪道弯道水流进行模拟试验。
试验前需确定试验模型的尺寸、模型材料和模型比例等参数，并根据模型参数设计模型，并通过摄像机等设备观测和记录水流流态变化情况以及涡旋形成情况，将数据记录下来用于后续分析。
2. 数值模拟本研究将运用ANSYS Fluent等专业软件对实验结果进行数值模拟分析，建立弯道水流动力学模型，探究弯道中水流的受力情况、流态特性及涡旋形成原理，分析涡旋对于引水和排水等实际工程中的影响。
三、研究预期成果与贡献本研究通过对溢洪道弯道水流的模型试验和数值模拟研究，能够有效提高对弯道处水流流态变化、涡旋形成及其对于实际工程的影响的认识。
具体来说，预期成果如下：1. 通过模型试验和数值模拟，探究弯道水流的流态，深入学习涡旋形成的流动机理。
2. 分析涡旋对于引水、排水等实际工程的影响，为工程实践提供指导，具有一定的理论价值和应用意义。
3. 为类似工程中后续研究提供依据，为实际工程的设计、施工及维护等提供科学依据。
由此，本研究对于深入了解溢洪道弯道水流流态变化、涡旋形成及其对于实际工程的影响的重要性是不言而喻的。
弯道水流
返回
明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式
——水深h（或水位z）沿流程的变化情况
棱柱体明渠
dh
i
Q2 K2
ds 1 Fr2
式中 K CA R
棱柱体或非棱柱体明渠
dz ds
(
)
d ds
V2 ( 2g
)
Q2 K2
返回
棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析
dh
i
Q2 K2
ds 1 Fr2
为了区别，将明渠均匀流的水深称为正常水深， 以h0表示。非均匀流的水深以h表示。
前进
主要内容：
明渠水流的三种流态 断面比能与临界水深 临界底坡、缓坡与陡坡 明渠非均匀急变流现象——水跌与水跃现象 明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算 河渠恒定非均匀流的流量与糙率的计算 河道水面曲线的计算 弯道水流
i>0时
Q K0 i
1 ( K0 )2
i
K 1 Fr2
几点说明：
1.
dh 可能出现的情况及其水面曲线的形状特征
ds
若 dh 0 ，则水深沿流程增大，水面为壅小，水面为降水曲线
ds
若 dh 0 ，则水深沿程趋于不变，水面趋向于均匀流的水面
ds
解:(1)由于渠道为顺坡明渠，故应先判别渠道是缓坡还是陡 坡，水面线属于哪种类型。
分别计算出：hk=1.2m，h0=1.96m (计算略)
h h0 (11%) 1.98m
a1
N
K
h0
hk
hu=3.2m hd=3.4m hu=3.0m hd=3.2m N
弯道水流特性三维数值模拟分析研究
将本文数模计算值和文献6中物理模型试验值进行对比，对1 引言弯道形态是水流下泄的常见形态之一，在天然河道、溢洪比结果见图3。
分析可知，5个断面共10个观测点的对比数据道下泄通道（考虑到地形限制被迫使用弯道形态）、水力输送中，水位差值在0.01 m~0.05 m范围内；流速差值在0.01 m/s~管道都常遇到弯道形式。
然而，弯曲段水流有显著的不利特0.075 m/s范围内，误差较小。
可见本文模拟精度较高。
征，即高速运动的水流，受到离心力作用，将在航道横向断面上出现向外倾斜的特征，从而导致同一横断面，内外侧（内侧为凹岸，外侧为凸岸）水位存在明显落差，严重情况下甚至会影响水流挟沙力，导致凹岸因挟沙力不足产生淤积。
本文借助MIKE计算软件，建立三维数模来研究弯道水流的分布特征。
（1）工况1水位对比图2 数学计算模型建立2.1 研究思路建立三维数学模型。
根据以往的研究经验，考虑水流先通过一段顺直的直线段（长为5 km），然后进入弯曲段（内径为0.5 km，外径1 km，圆心为180°）。
同时，数学模型采用稳定性最好的三角形网格进行划分，本文研究模型示意图见图1。
（2）工况1流速对比图图1 研究模型及网格划分示意图2.2 计算精度验证（3）工况2水位对比图[6]为保证本文计算精度可信，本文采取了两组工况进行计算3对比。
工况1上游来流量为40.0 m /s，下游尾水位实测值为0.305 3m；工况2上游来流量为60.0 m /s，下游尾水位实测值为0.360 m。
同时，在弯道处设置5个断面（分别在弯道0°、15°、45°、75°和105°处），共10个观测点，作为计算精度对比测点，计（4）工况2流速对比图算测点设置示意图见图2。
图3 计算精度对比分析图3 流量对水流特性影响计算研究33设置4组对比工况，即进口流量分别为40.0 m /s、50.0 m /s、3360.0 m /s、70.0 m /s，研究流量变化对水流特性的影响，将4组工况的尾水位都设为0.30 m。
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实验一弯道水流实验
1. 实验目的要求
弯道是平原河流中最常见的局部河段。
弯曲性河流就是由一个个反向河湾与直段连接而成，分汊河流的个别汊道也常常发展为弯道，甚至顺直型河流在枯水季节的河槽也具有弯曲的形状，弯道水流的特征与相应的泥沙运动、河床演变等密切相关。
（1）观察弯道上的水流情况，增加对弯道环流的认识；
（2）了解弯道水流的纵、横向流速分布规律
（3）弯道水面纵、横向比降及凹岸水面超高值的沿程变化规律
2. 实验仪器设备
（1）180度道水槽
（2）流速仪，带刻度可测流向的活动测针架，水位测针，钢卷尺。
（3）模型沙、高锰酸钾，木屑等示综剂。
3.实验准备
（1）启动供水系统，调节进水流量及弯道水槽尾门水位，使实验段水流平稳，水深控制在15—20cm之间；
（2）布置测量断面及测点位置：在弯道内布设0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°等七个测量断面，在弯道槽上、下游直段上分别布设一个测量断面。
（3）放好测架，安装好流速仪及水位测针。
4. 实验步骤
（1）在各个测量断面上两侧（测点距槽壁各5cm）和中轴线上用活动测针测量水面高程。
（2）使用流速仪以三点法测量弯道0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°等七个测量断面的流速与流向。
测量垂线的布置与测量水面高程时相同。
（3）在水面施放木屑及高锰酸钾等示踪剂、床面施放模型沙，观察弯道水流水面、水流内部水质点运动轨迹以及弯道床面推移质泥沙的运动情况。
5. 实验注意事项
（1）弯道水流是典型的三维水流，实验室应注意观察水流及示踪剂、模型沙的运动情况。
（2）测弯道不同断面流速时要及时调整，保持流速仪测桨轴向与测点水流流向一致。
（3）若采用沿流程安装的固定水位测针测量水面高程时，应先按统一的基准面确定各测针零点高程。
6. 实验成果及要求
（1）水面高程测量结果记录于下表：
表1 水面高程测量记录表
（2）流速、流向测量结果列入下表（流速单位：m/ S，流向偏角单位：°）：表2 流速、流向测量记录计算表
（3）比降计算：
纵比降z J =
沿流程水面高程差
流程长度
横比降h J =沿横断面水面高程差
断面宽度
注：断面宽度在这里应取凹、凸两边测量垂线之间的距离。
（4）分析纵、横比降的沿程变化与水流弯曲程度的关系；比较以中轴线为划分的靠凹、凸两岸的两部分横比降。
（5）画出弯道各断面流速分布图，配合示踪剂及模型沙观察结果，分析测点流速的变化，说明水流进入弯道前后变化情况。
7. 实验分析与讨论
（1）比较弯道断面流速分布与顺直段断面流速分布，水明弯道水流的流速分布特点。
（2）弯道不同位置（0º
、30º
、60º
、90º
、120º
、150º
、180º
）流速分布有何不同？ （3）弯道水面纵比降的沿程变化与水流的关系以及弯道凸、凹岸的水面纵比降各有什么特点？
（4）弯道环流强度的沿程变化规律及对输沙的影响如何？
（5）设计实验方案，说明弯道水面形态及超高值的沿程变化与水流（如：流量、水深、流速、弯曲程度）的关系。
（6）设计实验方案，说明弯道水流动力轴线的变化规律。