工程流体力学课件 第08章 堰流

1、前进沉淀池入流区和出流区的设计沉淀池入流区和出流区的设计锯齿形出水堰浮渣槽平流式沉淀池辐流式沉淀池出水堰出水槽辐流式沉淀池周边进水，中心出水辐流式沉淀池主要内容主要内容8-1 堰流的定义及其分类8-2 堰流基本公式8-3 薄壁堰流的水力计算8-4 宽顶堰流的水力计算8-5 闸孔出流的水力计算结束 堰流的定义 堰的分类 堰流的基本计算公式 堰流与闸孔出流的关系堰堰 流流闸孔出流闸孔出流堰流不受闸门控制堰流不受闸门控制水面为一条光滑的水面为一条光滑的曲线，而闸孔出流曲线，而闸孔出流受闸门的控制水面受闸门的控制水面在闸门处不连续。在闸门处不连续。v都是上游壅水，水都是上游壅水，水流在重力作用下运动，

2、流在重力作用下运动，将势能转化为动能的将势能转化为动能的过程；过程；v都是急变流，能量都是急变流，能量损失主要是局部水头损失主要是局部水头损失。损失。返回堰流堰流:顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，水流从建筑物顶部自顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，水流从建筑物顶部自由下泄。由下泄。闸孔出流：闸孔出流：顶部闸门部分开启，水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸顶部闸门部分开启，水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸门下缘间的孔口流出。门下缘间的孔口流出。第一节 堰流的定义及其分类无压无压缓流缓流越过越过障壁障壁产生的局部水力现象称为堰流，产生的局部水力现象称为堰流， 障壁称为堰（障壁称为堰（既能挡水，又

3、能过水的水工建筑物既能挡水，又能过水的水工建筑物）。）。 闸孔出流与堰流在一定条件下可互相转化。 底坎为宽顶堰： 底坎为曲线形 闸孔出流 e/H0.65 e/H0.75 堰流 e/H 0.65 e/H 0.75堰、闸孔出流的判别堰、闸孔出流的判别堰流的分类堰流的分类堰的堰的外形及厚度外形及厚度不同，其能量损失及过水能力也会不同不同，其能量损失及过水能力也会不同堰高P1堰高P2堰顶厚度堰顶厚度堰顶厚度堰宽b堰顶水头HHH按按/H分类分类/H0.67 薄壁堰流薄壁堰流0.67/H2.5 实用堰流实用堰流2.5/H 2.5 cm ，否则堰下形成贴壁流，出流不稳，否则堰下形成贴壁流，出流不稳定定 水舌

4、下与大气通，否则水舌下有真空，出流不水舌下与大气通，否则水舌下有真空，出流不稳定稳定流量公式为：流量公式为： 2/ 302/ 3022HgbmHgmbQ0m包含行近流速影响在内的流量系数包含行近流速影响在内的流量系数流量系数采用巴赞公式(1898)适用范围 ： H1.24m，b2m，P1.13m 2055. 01003. 0405. 0PHHHm无侧向收缩影响的流量系数 有侧向收缩影响的流量系数 薄壁堰在形成淹没溢流时，下游水面波动较大，溢流很不稳定。所以，一般情况下量水用的薄壁堰不宜在淹没条件下工作。 222000)(55. 01/1003. 00027. 0405. 0PHHBbBbHm二

5、、三角形薄壁堰 在H0.05m，流量小于100l /s时，宜采用三角形薄壁堰作为量水堰 2/302hdbgmdQxtan2xbHh2/502tan254HgmQ 根据汤姆逊(P.W.Thomson)的实验，在H=0.050.25m时，m0=0.395。因此=90的三角形薄壁堰的流量公式为 金(H. W. King)根据实验提出，在H=0.060.55m条件下，流量公式为 两式中单位，H 用m，Q 用 m3/s。 2/54.1HQ 47. 2343. 1HQ 第四节第四节 宽顶堰流的水力计算宽顶堰流的水力计算流量系数111130.320.010.460.7503,3,0.32PHmPHPPmHH

6、时111130.360.011.21.503,3,0.36PHmPHPPmHH时淹没条件00.8shHhs侧收缩系数041131(1)0.2bbBBPH32102sQmbgH 返回 例题1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。P1=0.5mH=0.85mht=1.12m解：（1）判别堰型55.880.85H所以该堰为宽顶堰（2）确定系数10.50.5930.85PH1130.320.010.34660.460.75PHmPH11Bb 200.730.81sstshhhPHHH（3）第一次近似计算流量设H01=H=0.85m33223102

7、0.3466 1.2819.60.851.54/QmbgHms前进（4）第二次近似计算流量3322320220.3466 1.2819.60.891.65/QmbgHms222011022201.540.850.892219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA3322330320.3466 1.2819.60.901.68/QmbgHms222022032201.650.850.902219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA（5）第三次近似计算流量3231.68 1.651.79%1.68QQQ符合要求（6）验证出流形式203030.6890.8sthhPHH仍为自由出流，故所求流量为1.68m3/s。前进02sQb eg H过闸流量过闸流量闸宽闸宽闸孔全水头闸孔全水头2002VHHg流量系数流量系数淹没系数淹没系数Heht取决于闸底坎的形式、闸门的类型和闸孔的相对开度e/H值。闸门开启高度闸门开启高度返回第五节第五节 闸孔出流的水力计算闸孔出流的水力计算一、闸孔出流的基本公式一、闸孔出流的基本公式二、底坎为宽顶堰型的闸孔出流二、底坎为宽顶堰型的闸孔出流自由出流自由出流水跃在临界式或远离式位置处淹没出流淹没出流水跃在淹没式位置处i1=0KKhtcc流量系数0.600.176eH平板闸门弧形闸门(0.97 0.8