流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数

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1、2012年11月PowerSystemandCleanEnergyNov.2012文章编号：1674-3814（2012）11-0082-03中图分类号：TV135文献标志码：A流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数王学斌，张毅（中国水电建设集团第十五工程局有限公司，陕西西安710065）DischargeCoefficientandSubmergedCoefficientofStreamlinedBroadCrestWeirWANGXue-bin，ZHANGYi（No.15EngineeringBurearCo.，Ltd.，ofSinohydroCorporat

2、ion，Xi’an710065，Shaanxi，China）ABSTRACT：Thispaperstudiesthecalculationmethodsforthedischargecoefficientandsubmergedcoefficientofstreamlinedbroadcrestweir.Thedischargecoefficientofstreamlinedbroadcrestweirisanalyzedbasedontheboundarylayertheoryandthecalculationformulaonsubmergedcoeff

3、icientisstudiedaccordingtothetestresultsofA·P·Березинский.Thedischargecoefficientofstreamlinedbroadcrestweiristhefunctionofboundarylayerdisplacementthickness,weirwidthandweirhead,whilethesubmergedcoefficientisthefunctionofsubmergencedegree.Thecalculationmethodsfordischargecoefficie

4、nt,boundarylayerdisplacementthicknessandsubmergedcoefficientofstreamlinedbroadcrestweirareputforwarded,andthenverifiedthroughtheempiricalformulasandinthelook-uptablemethod.KEYWORDS：streamlinedbroadcrestweir；discharge宽顶堰和流线型宽顶堰。直角型宽顶堰的进口为直角；而流线型宽顶堰的进口为圆形或流线型。虽然只是堰的进口稍有差别，但流线型宽顶堰的泄流能

5、力却比直角形宽顶堰的泄流能力大许多。前苏联的伯朗日、巴赫米切夫、彼卡洛夫、A·P·别列津斯基都通过试验研究了宽顶堰的流量系数[1]，尤其是A·P·别列津斯基，对宽顶堰的流量系数做了系统的试验，给出了堰前为直角形和圆形的流量系数的计算方法[2]，此方法一直为我国水力学教学所用。研究表明，直角形宽顶堰由于堰顶处水流分离，不能用理论方法得出流量系数的公式，但对于流线型宽顶堰，流量系数可以用边界层理论进行分析[3]。宽顶堰分为自由出流和淹没出流，自由出流的流量计算比较简单。对于淹没出流，计算流量时须同时考虑流量系数和淹没系数。对于淹没系数，A·P·别列津斯基给出了试

6、验成果，这一成果是以表格形式给出的，没有计算公式。近年来，有的学者对宽顶堰的淹没出流进行过研究，文献[4]采用临界淹没法计算宽顶堰的流量，所谓临界淹没法是指宽顶堰刚刚开始处于淹没状态的情况。文献[5]研究了淹没宽顶堰的泄流能力，认为宽顶堰的淹没系数不仅与流量系数有关，而且与侧收缩系数有关，给出了侧收缩系数为1.0、0.95和0.9情况下不同流量系数时淹没系数的计算表，但该计算方法未得到试验的证实。本文主要根据边界层理论研究流线型宽顶堰的流量系数，得出宽顶堰流量系数的理论计算方法。至于淹没系数，则根据A·P·别列津斯基给出的coefficient；submer

7、geddisplacementthicknesscoefficient；boundarylayer摘要：研究流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数的计算方法。根据边界层理论分析流线型宽顶堰的流量系数，根据A·P·别列津斯基对宽顶堰淹没系数的试验成果，研究淹没系数的计算公式。流线型宽顶堰的流量系数是边界层位移厚度、堰宽和堰上水头的函数，淹没系数是淹没度的函数。给出了流线型宽顶堰流量系数、边界层位移厚度和宽顶堰淹没系数的计算方法，通过与经验公式和查表法对比，验证了公式的正确性。关键词：流线型宽顶堰；流量系数；淹没系数；边界层位移厚度流线型宽顶堰的研究现状1宽顶堰广泛的

8、应用于各种进水闸、无压隧洞、涵洞的进口、桥孔、施工围