第七章-水跃ppt课件.ppt

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1、水力学1水跃属于急变流。第七章水跃明渠水流由急流过渡到缓流时，发生水跃。2水面线在较小范围内急剧上升。水深从小于临界水深变为大于临界水深。急流缓流水跃旋滚区KK主流区水跃现象3K12跃前断面1-1跃后断面2-212跃前水深跃后水深跃长跃高K水跃的要素4水跃有波状水跃、完全水跃。波状水跃：跃前断面，水跃段表面无旋滚，只出现一系列起伏不大的单波。完全水跃：跃前断面，水跃段表面有旋滚。KK12波状水跃水跃的形式51.712.594.5波状水跃稳定水跃强水跃完全水跃水跃的形式弱水跃不稳定水跃6工程上，利用水跃消除泄水建

2、筑物下游高速水流中的巨大动能，保护下游河床免受冲刷。水跃在工程中的作用7第一节棱柱体水平明渠的水跃方程一、水跃方程沿水平方向，断面1、2的动量方程：其中，K128明渠对水流的摩擦阻力棱柱体水平明渠的水跃方程假设9二、水跃函数对给定的明渠（断面形状、尺寸已知），流量一定时，，则定义与具有相同的水跃函数值，称为一对共轭水深。跃前（后）水深则水跃方程简写成10三、水跃函数曲线水跃函数曲线特点：水跃函数极小点的水深为临界水深；上半支，为的增函数；下半支，为的减函数。11第二节棱柱体水平明渠共轭水深计算一、共轭水深计算的

3、一般方法（试算法）依据共轭水深方程，由一个共轭水深求另一个共轭水深。由于共轭水深方程是一个关于共轭水深的高次方程，不便直接计算，常用的方法为试算法。12例7.3某棱柱形梯形平底明渠，Q=6.0m3/s，b=2m，m=1.2，h1=0.355m。求h2。解：试算法求共轭水深经计算，共轭水深13例7.2棱柱形平底明渠，断面形状、尺寸、跃前水深给定。问：水跃段中底槛的存在对跃后水深有何影响？K1214解：K12断面1、2动量方程：其中，底槛对水流的反击力15则假设即可见，不变，有底槛时，会减小。16二、梯形明渠共轭水

4、深的计算其中，由此解出17由此得到迭代公式18例7.3某棱柱形梯形平底明渠，Q=6.0m3/s，b=2m，m=1.2，h1=0.355m。求h2。解：迭代法求共轭水深19二、矩形明渠共轭水深的计算共轭水深方程对矩形明渠，定义20同样地定义共轭水深比则21习题P2897.1，7.222第三节棱柱体水平明渠水跃能量损失一、水跃能量损失机理32跃后断面1跃前断面总水头线水跃段长度跃后段长度23水跃段能量损失跃后段能量损失水跃的能量损失24二、水跃段水头损失的计算根据能量方程，水跃段1-2的水头损失：21一般，25根据

5、水跃基本方程对矩形明渠又由连续性方程得26又同（7.20）27三、跃后段水头损失的计算根据能量方程，跃后段2-3的水头损失：3228则因29四、水跃总水头损失和水跃段水头损失近似计算水跃总水头损失：其中30水跃段水头损失占总水头损失的比例：3132024681020406080100当时，结论：当较大时，可用来近似。随增大，增大。33五、水跃的消能效率水跃的消能效率用水跃消能系数表示。或跃前断面比能对平底矩形明渠，简记为3423456720406080100891035从关系曲线可见，随增大，消能效率越高。通过

6、实验资料分析，可知：，为波状水跃，消能效果最差；，为弱水跃，；，为不稳定水跃，；，为稳定水跃，；，为强水跃，。36例7.6计算水跃的水头损失。37第四节棱柱体水平明渠水跃长度水跃长度是水工建筑物消能段设计的依据。水跃长度用经验公式计算。一、矩形明渠的水跃长度经验公式1：经验公式2：其中，38经验公式3：经验公式4：经验公式5：经验公式6：39二、梯形明渠的水跃长度经验公式：其中，、为跃前断面、跃后断面水面宽。40习题P2897.541习题7.2矩形断面。判断水跃形式；计算跃后水深。解：跃前断面的故为强水跃。42

7、习题7.5矩形渠道。判断有无水跃发生以及水跃位置。43解：Step1计算上、下游渠道正常水深、。由明渠均匀流方程计算正常水深：上游渠道为陡坡，下游渠道为缓坡，从陡坡上的均匀流（急流）过渡到缓坡上的均匀流（缓流），一定发生水跃。44Step2计算渠道中临界水深。其中，由此解得临界水深方程45Step3判断水跃位置故发生远离式水跃。计算相应的跃前水深：由此解得由得46C147