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水力学堰流及闸孔出流

发布时间:2019-05-09 17:56 来源:未知 编辑:admin

  水力学堰流及闸孔出流_工学_高档教育_教育专区。第八章 堰流及闸孔出流 堰流—在明渠中,无压缓流从建筑物障壁顶部溢流至下流,上游水位壅高, 尔后水面跌落的局部水力现象. 闸孔出流—闸门部门隔放,水流从建筑物与闸门下缘间的孔口流出的水力现象. 堰

  第八章 堰流及闸孔出流 堰流—在明渠中,无压缓流从建筑物障壁顶部溢流至下流,上游水位壅高, 尔后水面跌落的局部水力现象. 闸孔出流—闸门部门隔放,水流从建筑物与闸门下缘间的孔口流出的水力现象. 堰流与闸孔出流在鸿沟前提上的区别在于闸孔上下流水面线 堰的类型及堰流的根基公式 H 一.堰流的特征量 堰流的特征量如下: B – 渠宽 P2-- 下流堰高 δ-- 堰顶厚度 b – 堰宽 H – 堰上水头 V-- 行进流速 P1 V 0 P2 P1 – 上游堰高 h1-- 下流水深 hs – 下流水深跨越堰顶的高度 hs =h1-P2 能够大于0,也能够小于0. 二.堰的类型 1.薄壁堰 2.适用断面堰 ? H ? 0.67 H ? 2 .5 δ– 堰的厚度 H– 堰上水头 0.67 ? ? 2 .5 ? ? 3.宽顶堰 三.堰流的根基公式 H ? 10 堰流品种多,但水力特征类似可同一用一个根基公式. ? 0V02 32 Q ? mb 2 g H 0 此中 H 0 ? H ? 为感化水头或总水头 2g m -- 流量系数 m=f (φ,k,ξ) 为流速系数,水舌垂直收缩系数,批改系数的. 函数. 8.2 薄壁堰 H– 堰上水头 (? H ? 0.67) (常用于做量水东西) 一. 矩形薄壁堰 堰口为矩形的堰称为矩形堰.它又分为完全堰和侧收缩堰. 1.完全堰 (B=b) 无侧收缩,渠宽等于堰宽.则流量 m0为流量系数 m0 ? 0.403 ? 0.053 P1 为上游堰高 2. 侧收缩堰 Q ? m0b 2 g H 3 2 H 0.0007 ? P H 1 δ H V0 (b ? B) 水流发生侧面收缩 Q ? mc b 2 g H 3 2 mc -- 侧收缩系数 由(8-9)式确定 在b、P和H不异的环境下,流量要小于完全堰流量. 二. 三角堰与梯形堰 (堰口的外形为三角形或梯形) 1.三角堰 采用? P1 ? 15 ~ 90 0 2.5 0 θ θ 流量公式 Q ? MH M值查手册 最常用的H为 0.05 ~ 0.25m,? ? 90 0 其流量 Q ? 1.343 H 2.47 (L / S ) 三角形堰所丈量的流量一般要小于0.05 m3/s 2. 梯形堰 对流量略大,三角堰不合用时采用梯形堰 其流量 Q ? m0b 2 g H 1.5 ? MH 2.5 ? ? 2.5 为矩形堰与三角堰流量之和. 8.3 适用断面堰 H 水流量较大,因布局要求将堰加厚做成折线形堰和曲线形堰称为适用断面堰. 流量 0.67 ? Q ? mb 2 g H 3 2 m -- 流量系数 曲线 曲线形堰又分为 真空堰—坝面曲线与水舌间有必然空间构成必然真空度 非真空堰-- 坝面曲线深切水舌内部 坝面曲线与水舌间有必然空间构成必然真空度,其目标是提高过流能力。 8.4 宽顶堰 H 一. 无侧收缩宽顶堰 (b=B) (2.5 ? ? ? 10) 1.自在出流 特征:水面二次跌落 Q ? mb 2 g H 2.覆没出流 前提: 3/ 2 P 1 ?3 H P 1 ?3 H 时 直角进口 m=0.32 圆角进口 m=0.36 时 直角进口 (8-19) 圆角进口 (8-20) hs ? 0 则计较公式 hs ? 0.8H 0 3 Q ? ?mb 2 g H 0 2 ( 需要前提) ( 充实前提) m值采用式(8-19) 、式(8-20)计较;ζ 为覆没系数,按照表 8-1 拔取. ΔZ H K hk hs P2 K P1 宽顶堰覆没出流与自在出流的水力特征分歧: 当下流水位继续升高,堰顶上水流受顶托感化,堰顶水流呈缓流,水位超 过K—K线,在跌坎以下过水断面变大,流速变小动能变化为压能.呈现 动能恢复ΔZ.此时才是典型的宽顶堰覆没出流现象. 二. 侧收缩宽顶堰 (Bb) 1.自在出流 2. 覆没出流 2 Q ? ?mb 2 g H 0 / 3 ε -- 侧收缩系数 2 Q ? ?? mb 2 g H 0 / 3 ζ - 覆没系数(与hs/H0相关见表8-1) ε 与堰宽和渠(槽)宽的比值b/B、边墩的外形、进口形式相关.见(8-23) 8.6 闸孔出流 水闸的感化是通过闸门开启来节制流 量及水位. 闸门部门隔启部门的孔口出流称为闸 H e hc 孔出流. 闸孔出流的特征量 e -- 闸门开度 hc -- 收缩断面水深 ?0 -- 收缩断面的收缩系数 ( 见表8-4 ) 当 e/ H ? 0.75 时,闸孔出流转化为堰流。 闸孔出流分为自在出流和覆没出流.闸孔出流为激流,当下流水流为缓流时发 生水跃.构成远趋式水跃为自在出流,构成覆没式水跃为覆没出流. 闸孔自在出流的水利计较 1 Q ? ?be 2 g H 0 / 2 μ – 流量系数 ? ? 0.60 ? 0.176 e / H 闸孔覆没出流的水利计较 s ? Qs ? ? s ?be 2gH0 -- 覆没系数(查材料确定) 第九章 渗 液体在孔隙介质中的流动称为渗流 流 孔隙介质是指由固体颗粒形成具有无数孔隙的物质. 9.1 岩土渗流特征 一. 岩土的分类 1. 均质岩土 – 指渗流性质和渗流场与空间点的位置无关,即岩土的构成在空 间点上分布不异. 按渗流性质均质岩土又分为: (1) 各向同性岩土,即渗流性质与标的目的无关,如沙土. (2) 各向同性岩土,即渗流性质与标的目的相关,如黄土、堆积岩等。 2. 非均质岩土 –指岩土的构成在空间上的分布不不异,其渗流性质和渗流 场与空间点的位置相关。 3. 几何参数 (1)骨架 –土壤颗粒构成的布局。 (2)孔隙率 m ? V ? 1.0 V0 即孔隙所占的体积V与岩土总体积V0之比。 孔隙率反映岩土的密实程度,土壤孔隙率越大,透水性越好。 d (3)不服均系数 η ? ? 60 d10 d 60 ? 占60%分量的土粒能通过的筛孔孔径。 d10 ? 占10%分量的土粒能通过的筛孔孔径。 一般η 值大于1.0,η 值越大,暗示土粒越不服均。 二. 岩土的渗流特征 1。透水性 – 指岩土的透水能力。 2。容水度 – 岩土能容纳最洪流体与岩土总体积之比。(数值上与m相等) 3. 持水度 – 在重力感化下岩土仍能连结的水体与岩土总体积之比. 4. 给水度 --在重力感化下岩土能释放的水体与岩土总体积之比.在数值上它等 于容水度减去持水度. 9.2 渗流的根基定律 一.渗流模子 假定渗流区是流体在充满包罗土粒骨架在内的整个空间内的持续流动. 此种虚拟的渗流,称为渗流模子. ?Q u ? m?A 此中: ΔQ – 细小过流断面的流量. 现实渗流中平均流速 m -- 孔隙率 ΔA -- 由骨架和孔隙构成的细小过水断面面积 按渗流模子概念,将渗流视为流体在包罗骨架在内的整个空间的持续流动. 则渗流流速 u ? 因而 ?Q ?A u ? mu ? m ? 1,? u ?? u 二.渗流达西定律 k -- 渗流系数( 量纲 LS 渗流流量 Q ? kA ?1 ) ?H ? kAJ l A -- 过水断面面积 J -- 水力坡度 则平均流速V=kJ .渗流达西定律的合用范畴: 1. Re ? 1 ~ 10 v – 渗流流速 cm/s 渗流雷诺数 Re ? d 取 d10 v?d ν – 活动粘滞系数 cm2/s ? 2. 恒定平均流 9.3 恒定平均渗流与非平均渐变渗流 v=u=kJ -- 裘皮幼公式(杜比公式) v -- 平均流速 u -- 点流速 裘皮幼公式与达西公式形式虽然不异,但仍有以下分歧: 1.达西公式用于平均流,裘皮幼公式合用于渐变流 2.在平均渗流场内,渗流区内肆意点的渗流速相等.在渐变流中,只是统一过流 断面上的各点渗流速度相等.

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