第9章堰流ppt课件.ppt
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1、堰 流,堰流极其特征 宽顶堰溢流 薄壁堰和实用堰溢流 小桥孔径的水力计算,H,v,堰流及其特征,堰和堰流 在明渠流中,为控制水位或控制流量而设置构筑物,使水流溢过构筑物的流动称为堰流,该构筑物称为 堰流的水力特性如下: 1、堰的上游水面壅高,势能增大; 在堰顶上水面下跌; 2、堰流一般从缓流向急流过渡, 属于急变流。堰流的水力计算 主要考虑局部阻力; 3、水流在流过堰顶时,具有自由表面的液流在表面张力的作用下,水流会收缩。,H,堰的分类,以堰顶的宽度与堰上水头H的比值分类: 薄壁堰 实用堰 宽顶堰 当/H10时,为明渠流,其它分类,按下游水位是否影响堰流性质分: 自由式出流当下游水深较小而不影
2、响堰顶正 常出流; 淹没式出流当下游水深较大且已经影响到了堰顶的正常出流。 按上游渠道宽度B与堰宽b的相互大小分: 无侧收缩堰上游渠道宽度B等于堰宽b; 有侧收缩堰渠宽B大于堰宽b。 按水流与堰的流动方向分: 正堰水流方向与堰正交; 斜堰水流方向与堰非正交; 侧堰水流方向与堰平行。,基 本 方 程,以宽顶堰为例 流量公式 其中m流量系数; k收缩系数,宽 顶 堰,定义: 水力特征:水面在堰顶处一次跌落;若自由出流,在堰顶末端形成第二次跌落 流量公式,H,p,p,L,vo,hco,v,c,c,hc,最大理论流量系数,理想流体时,通过流量最大. 堰顶处水深h=2/3H 势能h为三分之二、动能v2/
3、2g为三分之一 h=hk时,通过流量最大 mmax=0.385 实际中,由于存在能量损失 堰顶水深hhk,mmmax,出 流 形 式自由式,流量公式: 流量系数: 矩形直角进口 矩形圆弧进口,m=0.32,m=0.36,出 流 形 式淹没式,淹没条件: 必要条件:下游水位高于堰顶 充分条件:堰顶上急流变为缓流 综合条件: 流量公式: 淹没系数:见表7-1,出 流 形 式侧向收缩,收缩条件:堰宽b小于上游渠道宽B 流量公式: 收缩系数: 式中: a墩形系数,矩形为0.19;圆形为0.10,例:某矩形断面宽顶堰,已知:渠道宽B=3m,堰宽b=2m,坎高p=p=1m,堰上水头H=2m,堰顶为直角进口
4、,墩头为矩形,下游水深h=2.75m,试求过堰流量。 解:(1)判别出流形式 满足淹没出流的条件,又由于bB,该流动为淹没式有侧向收缩的宽顶堰流。 (2)计算流量系数m和侧向收缩系数 堰顶为直角进口, 侧向收缩系数,,,(3)计算流量 查淹没系数 采用迭代法 第一次取H01=H=2m 第二次取H02=2.035m hs/H02=0.86 =0.95,第三次取 H03=2.04m,hs/H04=0.858,=0.952,本题计算限定计算误差为1%,当前后两次试算的值满足限定误差要求时,可认为该值为最终值。 则过堰流量Q=8.05m3/s。,薄 壁 堰,定义: 分类:按堰口形状的不同,分为矩形堰、
5、三角形堰、梯形堰、比例堰等。三角形堰常用于较小的流量,矩形和梯形堰常用于量测较大的流量。 计算公式:,矩形薄壁堰,流量公式,流量系数,三角形薄壁堰,流量公式,=900,H=0.050.25m,=900,H=0.250.55m,梯 形 薄 壁 堰,流量公式,当梯形的=14,由实验得mo=0.42,其 它 堰,比例堰:流量Q与作用水头H 成直线关系,竖井堰:也称环堰,是在平面上 成圆形的溢流堰,实 用 堰,定义: 实用堰是水利工程中用来挡水同时又能泄流的构筑物 分类:曲线型实用堰和折线型实用堰,(a)曲线型;(b)折线型,曲 线 型,有非真空堰和真空堰两种 如果曲线与同样条件下薄壁堰自由出流的水舌
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