流体力学第七章堰流ppt课件.ppt

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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用堰 流经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用7-1 7-1 堰流的定义及类型堰流的定义及类型 水流受到堰体的阻挡，或者受两侧墙体水流受到堰体的阻挡，或者受两侧墙体的约束影响，在堰体上游产生壅水，水流经的约束影响，在堰体上游产生壅水，水流经堰体下泄，这一局部水流现象称为堰体下泄，这一局部水流现象称为堰流堰流。堰流的能量损失主要是局部水头损失，堰流的能量损失主要是局部水头损失，沿

2、程水头损失可忽略不计。沿程水头损失可忽略不计。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 堰流的类型堰流的类型 薄壁堰薄壁堰/H H 0.67 0.67 实用堰实用堰0.670.67/H H2.52.5宽顶堰宽顶堰 2.52.5/H H 10 10 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用7-2 7-2 堰流的水力计算堰流的水力计算 对堰前断面及堰顶断面列能量方程式：对堰前断面及堰顶断面列能量方程式：经营者提供商品或者

3、服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 一、薄壁堰的水力计算一、薄壁堰的水力计算1 1、矩形薄壁堰、矩形薄壁堰（行近流速水头计入流量系数）（行近流速水头计入流量系数）适用范围适用范围 ：H H0.025m0.025m，H/P2H/P2，P P0.3m0.3mRehbockRehbock公式：公式：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费

4、者购买商品的价款或接受服务的费用适用范围：适用范围：H=0.05H=0.051.24m1.24m，b=b=0.20.22m2m，P=0.25P=0.251.13m1.13mBazinBazin公式：公式：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2 2、三角形薄壁堰、三角形薄壁堰 在在H H0.05m0.05m，Q Q0.1m0.1m3 3/s/s时，宜采用三角形时，宜采用三角形薄壁堰作为量水堰薄壁堰作为量水堰 。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为

5、消费者购买商品的价款或接受服务的费用适用范围：适用范围：=90,H=0.05=90,H=0.050.25m0.25mThompsonThompson公式公式：适用范围：适用范围：=90,H=0.25=90,H=0.250.55m0.55m金格公式金格公式：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用适用范围：适用范围：0.5mB1.2m0.5mB1.2m，0.1mP0.75m0.1mP0.75m，0.07mH0.26m 0.07mH0.26m，且，且 HB/3 HB/3沼知沼知-黑川黑川-渊泽公式渊泽公式：经

6、营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 二、实用堰的水力计算二、实用堰的水力计算 实用堰主要用作蓄水又能泄水的挡水建筑物实用堰主要用作蓄水又能泄水的挡水建筑物坝坝 ，其剖面可设计成曲线或折线两类。，其剖面可设计成曲线或折线两类。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 真空堰：真空堰：堰顶曲线堰顶曲线低于低于无侧收缩矩形薄壁堰水无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线，水舌脱离堰面。流速大，流量也大，舌下缘曲线，水舌脱离堰面。

7、流速大，流量也大，但如果真空值过大，会使堰面产生空蚀破坏。但如果真空值过大，会使堰面产生空蚀破坏。非真空堰：非真空堰：堰顶曲线堰顶曲线接近或稍高于接近或稍高于无侧收缩矩无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线。堰顶曲线高出无侧收缩形薄壁堰水舌下缘曲线。堰顶曲线高出无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线越多，流速越小，对溢矩形薄壁堰水舌下缘曲线越多，流速越小，对溢流越不利。流越不利。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.1.曲线型实用堰的剖面形状曲线型实用堰的剖面形状EHdP1P2ABCDOmc 上游直线段：上游直线段

8、：AB 堰顶曲线段：堰顶曲线段：BC 下游直线段：下游直线段：CD，坡度，坡度 mc=cot 下游河底连接反弧段：下游河底连接反弧段：DE经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 上游直线上游直线 ABAB 段：垂直，或倾斜段：垂直，或倾斜,取决于取决于溢流坝体的强度和稳定要求。溢流坝体的强度和稳定要求。反弧段反弧段DEDE：使直线：使直线CDCD与下游河底平滑连与下游河底平滑连接，避免水流冲刷河床。接，避免水流冲刷河床。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔

9、偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 堰顶曲线堰顶曲线BCBC 对堰流影响最大，是设计曲线型实用堰剖面对堰流影响最大，是设计曲线型实用堰剖面形状的关键。理想的曲线型实用堰剖面形状与形状的关键。理想的曲线型实用堰剖面形状与薄壁堰水舌下缘形状吻合，不产生真空，过流薄壁堰水舌下缘形状吻合，不产生真空，过流能力最大。但实际中不可能完全吻合。原因：能力最大。但实际中不可能完全吻合。原因：水位波动，水舌不稳定（紊动影响）。水位波动，水舌不稳定（紊动影响）。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 实际采用的

10、剖面形状是按薄壁堰下游水实际采用的剖面形状是按薄壁堰下游水舌下缘曲线稍加修改而成。舌下缘曲线稍加修改而成。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 WESWES剖面剖面 该剖面用曲线方程表示，便于控制，该剖面用曲线方程表示，便于控制，堰剖面较瘦可节省工程量，堰面压强较堰剖面较瘦可节省工程量，堰面压强较理想，负压不大，对安全有利。理想，负压不大，对安全有利。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用yR1R2R3xxyy

11、/Hd=k(x/Hd)n0.276Hd0.175HdO0.282Hd式中，式中，k k，n n取决于堰上游面取决于堰上游面ABAB的斜率。的斜率。当上游面为垂直时当上游面为垂直时 k=0.5k=0.5，n=1.85n=1.85。H Hd d为不包括行近流速水头的设计水头为不包括行近流速水头的设计水头经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用堰剖面曲线的坐标值取决于设计水头堰剖面曲线的坐标值取决于设计水头H Hd d 。两种极端情况两种极端情况:（1 1）H Hd d=H=Hmaxmax可保证堰面不出现负压，

12、但可保证堰面不出现负压，但 HHHHHHd d，堰面产生较大负压，严重时危及坝安全。堰面产生较大负压，严重时危及坝安全。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 工程中经常采用工程中经常采用:P1/Hd 1.331.33时，时，Hd=(0.750.95)HmaxP1/Hd 1.331.33时，时，Hd=(0.650.75)Hmax经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.2.曲线型实用堰的流量系数曲线型实用堰的流量

13、系数 对于不同堰型，流量系数不同。水力设计对于不同堰型，流量系数不同。水力设计时，可参考有关文献。对于重要工程需要通时，可参考有关文献。对于重要工程需要通过模型试验确定。过模型试验确定。m =m(P1/Hd，H0/Hd，堰上游面坡度，堰上游面坡度)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用堰上游面垂直的堰上游面垂直的WES剖面：剖面：高堰高堰：P1/Hd1.33 m=f(H0/Hd)不计行近流速水头不计行近流速水头 设计流量系数设计流量系数 md=0.502H0/Hd=1，m=md=0.502H0/Hd1，

14、mmdH0/Hd1，mmd经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用低堰低堰:P:P1 1/H/Hd d1.331.33，行近流速加大，设计流，行近流速加大，设计流量系数。量系数。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 侧收缩系数用于考虑边墩及闸墩对过水能侧收缩系数用于考虑边墩及闸墩对过水能力影响。力影响。溢流坝都有边墩，多孔溢流坝还有闸墩。溢流坝都有边墩，多孔溢流坝还有闸墩。边墩和闸墩将使水流发生平面收缩，增大了局

15、边墩和闸墩将使水流发生平面收缩，增大了局部水头损失，降低过流能力。部水头损失，降低过流能力。3.3.侧收缩系数侧收缩系数经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 实际工程中，实用堰由闸墩和边墩分隔实际工程中，实用堰由闸墩和边墩分隔成数个等宽堰孔。成数个等宽堰孔。dbbb边墩边墩边墩边墩闸墩闸墩闸墩闸墩经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 侧收缩系数侧收缩系数与闸墩和边墩头部形状、溢与闸墩和边墩头部形状、溢流孔数、

16、堰上水头、溢流宽度有关。流孔数、堰上水头、溢流宽度有关。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用堰下游可为堰下游可为 自由出流自由出流：过流能力不受下游水位影响过流能力不受下游水位影响 淹没出流淹没出流：过水能力降低过水能力降低 当下游水位高过堰顶至某一范围时当下游水位高过堰顶至某一范围时,堰顶下堰顶下游水位高于堰顶，堰下游为淹没水跃，过堰水游水位高于堰顶，堰下游为淹没水跃，过堰水流受下游水位顶托。流受下游水位顶托。4.4.下游水位及下游河床高程对过流能下游水位及下游河床高程对过流能力的影响力的影响经营者

17、提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用有侧收缩实用堰有侧收缩实用堰淹没出流淹没出流的流量计算的流量计算s s：淹没系数，表示淹没出流对过流：淹没系数，表示淹没出流对过流能力的影响，与能力的影响，与h hs s/H/H0 0 、P P2 2/H/H0 0 有关。有关。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 h hs s/H H0 0（h hs s从堰顶算起的下游水深）从堰顶算起的下游水深）h hs s越大，下游水位的顶托

18、作用越大，对越大，下游水位的顶托作用越大，对过流能力影响越大。过流能力影响越大。P P2 2/H H0 0 （P P2 2下游堰高）下游堰高）当下游河床较高，当下游河床较高，P P2 2/H H0 0 较小时，即使下较小时，即使下游水位低于堰顶，过堰水流也会受下游河床游水位低于堰顶，过堰水流也会受下游河床影响，产生类似的淹没效果，降低影响，产生类似的淹没效果，降低过流能力。过流能力。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用当当hs/H0 0.15且且P2/H0时，自由出流时，自由出流；当当hs/H00.1

19、5或或P2/H0 2时，淹没出流时，淹没出流。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 三、宽顶堰的水力计算三、宽顶堰的水力计算 2.52.5/H/H1010时，进口处形成水面跌落，堰时，进口处形成水面跌落，堰顶范围内产生一段近似平行于堰顶的渐变流动，顶范围内产生一段近似平行于堰顶的渐变流动，称宽顶堰流。称宽顶堰流。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用有坎宽顶堰流有坎宽顶堰流 底坎引起水流在底坎引起水流在垂直方向

20、收缩。垂直方向收缩。无坎宽顶无坎宽顶侧向收缩，侧向收缩，堰流堰流 由于进口水面跌落，产生宽顶堰。例如，当水由于进口水面跌落，产生宽顶堰。例如，当水流进入涵洞或隧洞进口流，施工围堰束窄的河床，流进入涵洞或隧洞进口流，施工围堰束窄的河床，经过桥墩之间的水流。经过桥墩之间的水流。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（1）有坎宽顶堰流的水力计算）有坎宽顶堰流的水力计算 有坎宽顶堰出流会产生垂直、侧向收有坎宽顶堰出流会产生垂直、侧向收缩，还受下游水位影响。缩，还受下游水位影响。有坎宽顶堰流水力计算的基本公式为有

21、坎宽顶堰流水力计算的基本公式为经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 1 1）流量系数）流量系数 流量系数取决于堰顶进口形式、堰的流量系数取决于堰顶进口形式、堰的相对高度相对高度P P1 1/H/H。堰顶入口为直角的宽顶堰堰顶入口为直角的宽顶堰 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用堰顶入口为圆弧形的宽顶堰堰顶入口为圆弧形的宽顶堰 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加

22、赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2 2）侧收缩系数）侧收缩系数 影响侧收缩的主要因素有闸墩和边墩影响侧收缩的主要因素有闸墩和边墩头部形状、闸墩数目、闸墩在堰上相对位头部形状、闸墩数目、闸墩在堰上相对位置、堰上水头等。置、堰上水头等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用适用条件：适用条件：b/Bb/B0.2 0.2 和和P P1 1/H/H3 3 b/B b/B0.20.2，取，取b/Bb/B0.20.2 P P1 1/H/H3 3，取，取P P1 1/H/H3 3 经营者提供商品或者

23、服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用单孔宽顶堰：用上述公式计算即可单孔宽顶堰：用上述公式计算即可多孔宽顶堰：应采取边孔和中孔的加权平多孔宽顶堰：应采取边孔和中孔的加权平均值均值 。其中，其中，为中孔闸墩收缩系数，为中孔闸墩收缩系数，B=b+dB=b+d；为边墩收缩系数为边墩收缩系数,B=b+2,B=b+2，为边墩边缘与堰上游同侧水边线间的距离。为边墩边缘与堰上游同侧水边线间的距离。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用dbbb边

24、墩边墩边墩边墩闸墩闸墩闸墩闸墩 ：B=b+dB=b+d ：B=b+2B=b+2经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3 3）宽顶堰的淹没影响）宽顶堰的淹没影响 堰顶水头及进口形式一定，当下游水堰顶水头及进口形式一定，当下游水位逐渐升高，位逐渐升高，h hs s (0.75(0.750.85)H0.85)H0 0时，宽时，宽顶堰形成淹没出流，过堰水流受到下游水顶堰形成淹没出流，过堰水流受到下游水的阻碍，流量减小。的阻碍，流量减小。淹没系数淹没系数s s随随h hs s/H/H0 0增大而减小。增大而减小

25、。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（2）无坎宽顶堰流的水力计算）无坎宽顶堰流的水力计算 无坎宽顶堰流水力计算的基本公式为无坎宽顶堰流水力计算的基本公式为注注：为包含侧收缩影响的流量系数为包含侧收缩影响的流量系数经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用流量系数流量系数 单孔堰：直接查表单孔堰：直接查表 多孔堰：取中孔与边孔流量系数的加多孔堰：取中孔与边孔流量系数的加权平均值。权平均值。经营者提供商品或者服务有欺

26、诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用u自由出流（自由出流（h h1.3h1.3hk k）：）：（3）小桥孔径的水力计算）小桥孔径的水力计算h h1 1桥下水流断面深度；桥下水流断面深度；流速系数；流速系数；H H0 0堰前水流断面总水头；堰前水流断面总水头；侧身收缩系数。侧身收缩系数。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用u淹没出流（淹没出流（h h1.3h1.3hk k）：）：h h 下游水深；下游水深；流速系数；流速系数；H H0 0堰前水流断面总水头；堰前水流断面总水头；侧身收缩系数。侧身收缩系数。