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文档简介

1、水力、明渠非均匀流、桥梁和结构系:里林、教育基本要求、1、掌握明渠水的三种流(急、缓、临界流)特性和判别方法;理解Fry的物理意义。2、了解截面能量、临界水深、临界底坡的概念和特性;掌握矩形断面明渠临界水深HC计算。3、掌握棱镜通道曲面曲线的分类、分区和过渡规则;可以正确进行水面线的定性分析,理解水面线连接的控制条件。学习焦点,1,明渠非均匀流力计算;2、开放通道流3流识别,3、开放通道恒定非均匀渐变流曲面曲线分析,这部分也是本章的难点。主要内容:开放通道流的两种流,断面比能量临界水深,临界底坡,开放通道流两种流转换水秋季和水跃,棱镜开放通道曲面曲线微分方程,棱镜开放通道曲面曲线分析,第七章开

2、放通道非均匀流,开放通道非均匀流概述,开放通道非均匀流概述,开放通道非均匀流概述,主要研究任务:分析水面线的变化和计算,以确定明渠侧墙的高度和倒带范围。开放通道均匀流的水深称为正常水深,显示为h0。明渠非均匀流的深度以h表示。溪流流的两种流形式,1 .明渠水流的两种流动形式,1)平缓的流,平原地区河流低坡度平缓的流,缓慢的流,小流量,沟渠底部有水障时,上游水面一般影响高拥堵,上游更远的地方,阻碍物下降。障碍物,1。明渠水的两种流动形式,2)急流、山河下游陡峭的水流、更快的水流、更大的流速、运河底部有堵水的障碍物时,水在障碍物顶部或稍高的上游隆起时,水的阻力大时,水在障碍物前跳跃,产生浪花,对上

3、游更远的水流没有影响。2 .在开放的通道中干扰电磁波的波速,扁平的矩形剖面数,水处于静止状态,水深为h,水中总是有垂直的板块。向左用力推直立板,使板的左侧水面发生小波动,波高的h,波高的速度c,波从右向左传播。2 .开放通道中干涉电磁波波的波速,选择移动坐标与波峰一起移动,坐标以波速度c漂移,虚拟漂移观察水道中的水流:以移动坐标系为基准,以波速度c向右移动的中间静止水域,以移动坐标系为基准,水流是恒定流,水深是沿路径变化的,非均匀流。基于水道底部,剖面2:峰;第1节:左侧不受波的影响。两个截面非常接近,能量损失被忽略。2 .在开放的通道中,干扰电磁波的波速、能量方程、连续方程、非矩形截面棱镜型

4、通道、向静态水中注入石头,水面以投石带点为中心产生一系列同心圆,产生的干扰波以恒定速度离开中心,向周围扩散(传播)。、c、c -电磁波干扰在开放通道的整数上传播的相对波速,c、2。在开放通道中干扰电磁波的波速,流速小于波速(v c):急流、电磁波只传播到投石点下游,对上游的水流没有影响。、v c、2。在开放通道中干扰电磁波的波速,2 .在开放通道中干扰电磁波的波速,临界速度-临界流的截面平均速度。临界流、低速、急流、剖面比与临界水深、临界底坡、1 .剖面比率,断面中单位重量液体的总能量e:剖面比率ES:基准0-0位于沟渠底部时单位重量流体所具有的机械能。横截面能量的定义,1。横截面能量,e和E

5、s的差值,1)横截面能量Es不同于单位机械能e的基准选择,e和Es是两个差值一个沟渠底部高程,ES与渠道底部高程无关;2)E沿路径减少,Es可以沿水流方向增加、不变或减少;3)流量恒定时,Es是横截面形状、大小的函数。4)如果流速和剖面造型固定,则Es为水深函数。,1 .如果横截面率、横截面率曲线、流q和相交水横截面的形状和大小保持不变,则横截面率仅是水深h的函数,即Es=f (h),根据此函数,可以绘制横截面率Es随水深h变化的关系曲线。渐近1:横坐标为渐近线。渐近线2: 45是渐近线。1)临界流的剖面比最小,相同的剖面比和可能的急流也可能是缓慢流。2)平缓水的深度越大,剖面比越大,急流的水

6、深越大,剖面比越小,临界流稍微波动,剖面比可能不变;3)低速剖面能量的一小部分,急流剖面能量的大部分,临界流动能的大约三分之一。2 .临界水深和计算,临界水深:剖面比能量Es的最小值的水深,用HC表示。(水面宽度大),frud数Fr的物理意义:交叉水断面单位重量液体平均动能和平均势能比的两倍平方,Fr越大,水的平均动能就越大。2 .临界水深及其计算,2 .临界水深HC计算,1)任意形状横向通道临界水深HC计算,2)矩形截面通道临界水深HC计算,-单宽度流,临界底面坡度,3 .临界底部坡度及其计算、棱镜通道中的截面形状大小、粗糙度、流动固定时间、沟渠的正常水深h0与明渠底部坡度I相关。I越小,正

7、常水深h0越大。这些正常水深也包括临界水深。临界下坡:均匀流的正常水深与该流的临界水深相对应的渠道的下坡。3 .临界后坡及其计算;临界后坡计算;明渠均匀流公式:临界水深方程式:临界后坡方程式:最低坡度的分类;1)平缓坡度(IIC):当实际溪流后坡大于特定流下的临界坡度时的沟渠后坡。3 .临界后坡及其计算,1)渠道的临界后坡与横断面的造型、流、渠道的粗糙度和渠道的实际后坡有关。A,正确,B,错误,B,错误,2)临界底部坡度IC:A,ic0 B,ic0 B,ic0 C,ic=0 D,全部可能,3)矩形横断面通道中临界流时的流速3.临界底部坡度及其计算,a,b增加,c减少,d减少,异常,a,b增加,

8、c,c减少,d以上为什么? 0 不可用。临界后坡与实际后坡无关。临界后坡的大小与流动横断面造型大小相关。对于给定的水道,流量变化时,可以从陡坡变为平缓的斜坡,从平缓的斜坡变为陡峭的斜坡。7)流量、渠道横断面造型大小不变时,正常水深和临界水深如何随下坡的增加而变化?减少;开放通道流两种流转换,1 .水下降,掉水:明渠流量从平缓的流向急流时,水面急剧下降的局部水力现象。急流、平坦斜坡平缓的流,因山脊从a下降,山脊后流自由向下流,运河底部没有水流阻力,水的一些势能从减少的坎转换为动能,水加速运动,水明显减少,下降的山脊是临界水深。水跃:一种特殊的局部水力现象,当明渠的水流从急流过渡到平缓的状态时,水

9、面突然跳跃。2 .水跃,棱镜开放通道曲面曲线微分方程,棱镜开放通道曲面曲线微分方程,0-0准则,行截面1-1和2-2的能量方程:扩展和跳过父项:棱镜开放通道曲面曲线微分方程,棱镜开放通道曲面曲线分析,1。可以生成开放通道曲面曲线分割、底部坡度符号、开放通道非均匀渐变流减速、加速流、降水、拥塞和水跃。5个底部坡度,正常水深线,临界水深线将水面线可发生区域划分为12个区域,采取水面线的12种形式。,1 .开放通道曲面曲线分区、曲面曲线分区、分区1: HC或h0或更高版本;表面曲线符号下标1;第2区:HC和h0之间;表面曲线符号下标2;第3区:HC或h0以下;表面曲线符号下标3;2 .棱镜明渠曲面曲线形状分析简介,1)在这种情况下,水深沿过程增加,水面是停滞的水曲线。2)在这种情况下,水深沿过程减少,睡眠是降水曲线。3)时,水深沿过程不变,水流

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