(27.1)--第21讲明渠恒定非均匀渐变流.pdf

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1、水力学知识点解析水力学知识点解析明渠恒定非均匀渐变流明渠恒定非均匀渐变流概概 念念明渠非均匀流：当在渠道中修建了任意形式的水工建筑物，或任一均匀流的产生条件被改变，就会造成明渠中流速、水深的沿程变化，从而产生明渠非均匀流流动。非均匀流(壅水曲线）h0i0hJJP22gO水流的断面单位能量水流的断面单位能量E Es s与单位重量流体机械能与单位重量流体机械能E E的区别的区别1、断面单位能量Es与单位机械能E的基准面选择不同，两者相差一个渠底位置高度Z，即位能；且E沿程是同一个基准面，而Es是通过各自断面最低点为基准面，沿程基准面不相同。0OO0zh22gzOzhJJP0022gO2、E 沿程减

2、少，Es 沿水流方向可以增大、不变或减小。22ghch1h2q1q2q增加hEshh=Esh=2Es/345断面单位流量曲线的基本特征基本特征：1 1、当水深很小，即、当水深很小，即h h0 0，则，则E Es s，断面单位能量曲线以横坐标为渐近线。断面单位能量曲线以横坐标为渐近线。2 2、当水深很大，即、当水深很大，即h h，则，则E Es sh h，断面单位能量曲线以断面单位能量曲线以4545 线线为渐近线。为渐近线。3 3、在、在E Es s=f(h)=f(h)的连续区间内，必有一极小值存在。的连续区间内，必有一极小值存在。4 4、曲线分上、下两支：上支、曲线分上、下两支：上支 ，且对应

3、，且对应E Es s有两个水深。有两个水深。2.2.临界临界水深水深h hc c临界水深：临界水深：是指在断面形式和流量给定的条件下，相应断面单位能量最小时的水深，则有=。式中：gAdhgAdhBFrsQ dAQdEdABdh111033222B为水面宽度AhAB=临界底坡：临界底坡：在棱柱形渠道中，断面形状尺寸、流量一定时，在渠中形成均匀流，若均匀流的正常水深恰好等于该流量的临界水深，则这个渠道的底坡就称为临界底坡。3.3.临界临界底坡底坡说明说明：临界底坡是对应某一流量和某一给定形状尺寸渠道的特定渠底坡度值，是为了计算或分析的方便而引入的一个假设坡度。QA CR iccc c明渠均匀流：临

4、界流条件：gBQAcc23则临界底坡：=缓缓坡（坡（i i i ic c）：）：即实际的明渠底坡大于某一流量下的临界坡度，此时的渠底坡度称为陡坡。缓坡、陡坡、临界坡缓坡、陡坡、临界坡临界坡（临界坡（i i=i ic c）：）：即实际的明渠底坡等于某一流量下的临界坡度，此时的渠底坡度称为临界坡。4.4.缓流缓流、急流、临界流及其判别准则、急流、临界流及其判别准则急流急流：当明渠中水流受到干扰后，如干扰微波只能顺水流方向朝下游传播，不能逆水流方向朝上游传播，水流只在障碍物处壅起，这种明渠水流称为急流。此时水流流速大于干扰微波的流速，即。缓流、急流、临界流缓流、急流、临界流明渠水流的三种状态明渠水流

5、的三种状态i0cc c临界流：临界流：当明渠中水流受到干扰微波后，如干扰微波向上游传播的速度为零，这正是急流与缓流这两种流动状态的分界，称为临界流。此时有。c缓流：缓流：当明渠中水流受到干扰微波后，如干扰微波既能顺水流方向朝下游传播，又能逆水流方向朝上游传播，造成在障碍物前长距离的水流壅起，这时渠中水流就称为缓流。此时水流流速小于干扰微波的流速，即。c缓流、急流、临界流的判别准则急流：dhFrhhiidEcccs1.00临界流：dhFrhhiidEcccs1.00缓流缓流：gAgA BdhBFrsQdE/11103222即：当Fr1 时，为缓流。缓流、急流、临界流三种流态的的判别式判别式为：缓流：dhFrhhiidEcccs1.00（1）（2）（3）（4）（5）