水力学第八讲.ppt

'第八章明渠恒定流§8-1明渠的分类明渠：人工修建的渠道或自然形成的河道；具有自由水（表）面。1顺坡、平坡和逆坡渠道 §8-1明渠的分类2棱柱型渠道与非棱柱型渠道棱柱型渠道：纵向几何条件沿程不变的长直渠道；非棱柱型渠道：纵向几何条件沿程变化的渠道。棱柱型渠道 §8-1明渠的分类3明渠的横断面复式断面 §8-1明渠的分类3明渠的横断面 §8-2恒定均匀流特征1恒定均匀流水力特征①过流断面面积、水深沿程不变；②过流断面平均流速、流速分布沿程不变；③底坡线、总水头线、水面线三线平行；④水体重力沿水流方向分力等于阻碍水流运动的摩擦力。 §8-2恒定均匀流特征2恒定均匀流产生条件①明渠均匀流必须是恒定流；②明渠均匀流必须是棱柱形渠道糙率系数沿程不变；③明渠均匀流必须是流量沿程不变；④明渠均匀流必须是顺坡渠道。 §8-3恒定均匀流基本公式1谢才（AntoineChezy）公式流量模数 §8-3恒定均匀流基本公式2曼宁(RobertManning)公式； §8-3恒定均匀流基本公式3巴甫洛夫斯基(H.H.aВЛОВСКИЙ)公式其中 §8-4明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面渠道输水能力最大的断面形状为水力最优断面。 §8-4明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面 §8-4明渠水力最优断面和允许流速1水力最优断面2渠道的允许流速 §8-5恒定均匀流水力计算基本问题六个基本变量：1验算渠道的输水能力流量2确定渠道底坡底坡3确定渠道断面尺寸 §8-6无压圆管均匀流的水力计算1无压圆管的水力要素充满度：水深与管径的比值；充满角：湿周所对的圆心角；变化流量/充满流量 §8-6无压圆管均匀流的水力计算2无压圆管均匀流水流特征管道不满流具有明渠均匀流特征；在达到管道满流前流速、流量达到最大值。 §8-6无压圆管均匀流的水力计算3无压圆管均匀流的水力计算问题 §8-7恒定非均匀流产生条件及其特征1恒定非均匀流产生条件天然河道、水利工程（闸、坝、堰、桥、涵）2恒定非均匀流水流特征①过流断面面积、水深沿程改变；②底坡线、总水头线、水面线三线不平行、不相等。 §8-8明渠非均匀流的若干概念干扰波传播速度：；平均水深；1急流、缓流、临界流及其判别标准 §8-8明渠非均匀流的若干概念2断面比能(沿自由面上的流线) §8-8明渠非均匀流的若干概念2断面比能 §8-8明渠非均匀流的若干概念2断面比能 §8-8明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡 §8-8明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡 §8-8明渠非均匀流的若干概念3临界水深、临界底坡 §8-9跌水与水跃从急流到缓流过渡的局部水力现象称为水跃。从缓流到急流过渡的局部水力现象称为跌水。用于消除泄水建筑物下游高速水流的巨大能量。 §8-9跌水与水跃1水跃现象 §8-9跌水与水跃2水跃的基本方程 §8-9跌水与水跃2水跃的基本方程 §8-9跌水与水跃3水跃函数图示水跃函数曲线： §8-9跌水与水跃4共轭水深的计算对方程采用列表计算法。5水跃的能量损失与长度的计算矩形断面渠道水跃的能量损失：矩形断面渠道水跃长度计算的经验公式：跃后长度公式： §8-9跌水与水跃6水跃发生的位置三种形式：远驱式，临界式，淹没式。 §8-10明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线1明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程 §8-10明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线1明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程 §8-10明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线2棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析 §8-10明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线2棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析 §8-10明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线2棱柱型渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线定性分析棱柱形渠道水面曲线的衔接（1）从缓流过渡到缓流 棱柱形渠道水面曲线的衔接（2）从急流过渡到急流（3）从缓流过渡到急流（4）从急流过渡到缓流 §8-10明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线3明渠恒定非均匀流渐变流水面曲线计算（分段求和法） 本章小结1、明渠均匀流水力特征2、明渠均匀流水力计算公式3、水力最优断面设计4、水面线定性分析思考题8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6习题8-4，8-5，8-12'