流体力学第七章堰流ppt课件.ppt

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1、堰流第7章1§7-1堰流的定义及类型水流受到堰体的阻挡，或者受两侧墙体的约束影响，在堰体上游产生壅水，水流经堰体下泄，这一局部水流现象称为堰流。堰流的能量损失主要是局部水头损失，沿程水头损失可忽略不计。2堰流的类型薄壁堰δ/H＜0.67实用堰0.67＜δ/H＜2.5宽顶堰2.5＜δ/H＜103§7-2堰流的水力计算对堰前断面及堰顶断面列能量方程式：45一、薄壁堰的水力计算1、矩形薄壁堰（行近流速水头计入流量系数）适用范围：H≥0.025m，H/P≤2，P≥0.3mRehbock公式：6适用范围：H=0.05～1.24m，b=0.2～2m，P=0.25～1.13mBazin公式：72、三角形薄壁

2、堰在H＜0.05m，Q＜0.1m3/s时，宜采用三角形薄壁堰作为量水堰。8适用范围：θ=90°,H=0.05～0.25mThompson公式：适用范围：θ=90°,H=0.25～0.55m金格公式：9适用范围：0.5m≤B≤1.2m，0.1m≤P≤0.75m，0.07m≤H≤0.26m，且H≤B/3沼知-黑川-渊泽公式：10二、实用堰的水力计算实用堰主要用作蓄水又能泄水的挡水建筑物——坝，其剖面可设计成曲线或折线两类。11真空堰：堰顶曲线低于无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线，水舌脱离堰面。流速大，流量也大，但如果真空值过大，会使堰面产生空蚀破坏。非真空堰：堰顶曲线接近或稍高于无侧收缩矩形薄壁堰水

3、舌下缘曲线。堰顶曲线高出无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线越多，流速越小，对溢流越不利。121.曲线型实用堰的剖面形状EHdP1P2ABCDOαmc上游直线段：AB堰顶曲线段：BC下游直线段：CD，坡度mc=cotα下游河底连接反弧段：DE13上游直线AB段：垂直，或倾斜,取决于溢流坝体的强度和稳定要求。反弧段DE：使直线CD与下游河底平滑连接，避免水流冲刷河床。14堰顶曲线BC对堰流影响最大，是设计曲线型实用堰剖面形状的关键。理想的曲线型实用堰剖面形状与薄壁堰水舌下缘形状吻合，不产生真空，过流能力最大。但实际中不可能完全吻合。原因：水位波动，水舌不稳定（紊动影响）。15实际采用的剖面形状是按薄壁

4、堰下游水舌下缘曲线稍加修改而成。16WES剖面该剖面用曲线方程表示，便于控制，堰剖面较瘦可节省工程量，堰面压强较理想，负压不大，对安全有利。17yR1R2R3xxyy/Hd=k(x/Hd)n0.276Hd0.175HdO0.282Hd式中，k，n取决于堰上游面AB的斜率。当上游面为垂直时k=0.5，n=1.85。Hd为不包括行近流速水头的设计水头18堰剖面曲线的坐标值取决于设计水头Hd。两种极端情况:（1）Hd=Hmax可保证堰面不出现负压，但HHd，堰面产生较大负压，严重时危及坝安全。

5、19工程中经常采用:P1/Hd≥1.33时，Hd=(0.75～0.95)HmaxP1/Hd＜1.33时，Hd=(0.65～0.75)Hmax202.曲线型实用堰的流量系数对于不同堰型，流量系数不同。水力设计时，可参考有关文献。对于重要工程需要通过模型试验确定。m=m(P1/Hd，H0/Hd，堰上游面坡度)21堰上游面垂直的WES剖面：高堰：P1/Hd≥1.33m=f(H0/Hd)不计行近流速水头设计流量系数md=0.502H0/Hd=1，m=md=0.502H0/Hd＜1，m＜mdH0/Hd＞1，m＞md22低堰:P1/Hd＜1.33，行近流速加大，设计流量系数。23侧收缩系数用于考虑边墩及闸

6、墩对过水能力影响。溢流坝都有边墩，多孔溢流坝还有闸墩。边墩和闸墩将使水流发生平面收缩，增大了局部水头损失，降低过流能力。3.侧收缩系数24实际工程中，实用堰由闸墩和边墩分隔成数个等宽堰孔。db’b’b’边墩边墩闸墩闸墩25侧收缩系数ε与闸墩和边墩头部形状、溢流孔数、堰上水头、溢流宽度有关。26堰下游可为自由出流：过流能力不受下游水位影响淹没出流：过水能力降低当下游水位高过堰顶至某一范围时,堰顶下游水位高于堰顶，堰下游为淹没水跃，过堰水流受下游水位顶托。4.下游水位及下游河床高程对过流能力的影响27有侧收缩实用堰淹没出流的流量计算σs：淹没系数，表示淹没出流对过流能力的影响，与hs/H0、P2/

7、H0有关。28hs/H0（hs从堰顶算起的下游水深）hs越大，下游水位的顶托作用越大，对过流能力影响越大。P2/H0（P2下游堰高）当下游河床较高，P2/H0较小时，即使下游水位低于堰顶，过堰水流也会受下游河床影响，产生类似的淹没效果，降低过流能力。29当hs/H0≤0.15且P2/H0≥时，自由出流；当hs/H0＞0.15或P2/H0≤2时，淹没出流。30三、宽顶堰的水力计算2.5＜δ/H≤10