第六章明渠恒定非均匀流ppt课件.pptx

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1、YangzhouUniv水力学全国水文水资源专业进修班熊亚南扬州大学水利科学与工程学院《水力学》YangzhouUniv第六章明渠恒定流§1明渠非均匀流的产生条件及特征产生明渠均匀流的诸多条件中只要有一个条件不满足，明渠上即产生非均匀流动。V1V2h1h2水面线总水头线明渠非均匀流的特点是明渠的底坡线、水面线、总水头线彼此不平行。水深沿程变化。第六章明渠恒定非均匀流《水力学》YangzhouUniv§1明渠水流的两种流态及其判别§3明渠恒定非均匀流的水流现象§4明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线分析§2断面比能、临界水深及临界底坡YangzhouUniv1明渠水

2、流的三种流态《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态水流流速小，水势平稳水流流速大，水势湍急缓流急流干扰的影响既能向下游传播，又能向上游传播干扰的影响只向下游传播，而不能向上游传播1.1明渠水流现象YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在静水中传播的相对波速式中：为断面平均水深设明渠水流流速为V，则微波传播的绝对速度为向上游逆水流方向向下游顺水流方向1.2缓流与急流的动力学分析YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在缓流中的传播如果明渠水流流速V小于微波的相对波速C，即干扰

3、波既能向下游传播，又能向上游传播向上游逆水流方向传播的绝对波速为向下游顺水流方向传播的绝对波速为缓流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在急流中的传播如果明渠水流流速V大于微波的相对波速C，即干扰波只能向下游传播，不能向上游传播向上游逆水流方向传播的绝对波速为向下游顺水流方向传播的绝对波速为急流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在临界流中的传播如果明渠水流流速V恰好等于微波的相对波速C，即干扰波只能向下游传播，不能向上游传播向上游逆水流方向传播的绝对波速为向下游顺水流方向传播的

4、绝对波速为临界流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.3缓流与急流的判别方法（一）定义弗劳德（Froude）数水流为缓流水流为急流在临界流时：水流为临界流所以YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态例题：一长直的矩形渠道，宽为5m，糙率为0.02，正常水深为2m时通过流量为40m3/s，试判别该明渠均匀流的流态。解：故水流为缓流（一）按佛汝德数判别（二）按微波的相对波速判别故水流为缓流YangzhouUniv2断面比能、临界水深及临界底坡《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡

5、2.1断面比能（断面单位能量）OOhz0zθOOO′O′z0断面上单位重量液体所具有的总能量：定义断面比能：ohe45°当流量和断面的形状尺寸一定时，断面比能仅仅是水深的函数。Keminhk断面比能随水深的减小而增大Fr>1，V>C，急流，hhkYangzhouUniv2断面比能、临界水深及临界底坡《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡2.2临界水深ohe45°Keminhk在断面形式和流量给定的条件下，相应于断面比能最小值时的水深临界水深方程式影响临界水深的因素：流量断面形状及尺寸临界水

6、深是对应一个流量和给定断面的计算水深YangzhouUniv2断面比能、临界水深及临界底坡《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡2.2临界水深ohe45°Keminhk在断面形式和流量给定的条件下，相应于断面比能最小值时的水深临界水深方程式矩形断面明渠时：单宽流量YangzhouUniv2断面比能、临界水深及临界底坡《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡2.2临界水深ohe45°Keminhk在断面形式和流量给定的条件下，相应于断面比能最小值时的水深临界水深方程式任意形状的断面明渠试算法图解——试算法hOi>0h0Yangzh

7、ouUniv2断面比能、临界水深及临界底坡《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡2.3临界底坡正常水深恰好等于临界水深时的底坡Qhk临界坡Qi>0h0hk缓坡i>0h0Qhk陡坡均匀流为临界流均匀流为缓流均匀流为急流YangzhouUniv2断面比能、临界水深及临界底坡《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡2.3临界底坡正常水深恰好等于临界水深时的底坡令则有整理得：临界底坡是对应于一个流量和给定渠道的假设的坡度值YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§2断面比能、临界水深及临界底坡