2019年第9章堰流ppt课件.ppt

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1、堰流堰流极其特征宽顶堰溢流薄壁堰和实用堰溢流小桥孔径的水力计算Hvδ堰流及其特征堰和堰流在明渠流中，为控制水位或控制流量而设置构筑物，使水流溢过构筑物的流动称为堰流，该构筑物称为堰流的水力特性如下：1、堰的上游水面壅高，势能增大；在堰顶上水面下跌；2、堰流一般从缓流向急流过渡，属于急变流。堰流的水力计算主要考虑局部阻力；3、水流在流过堰顶时，具有自由表面的液流在表面张力的作用下，水流会收缩。H堰的分类以堰顶的宽度δ与堰上水头H的比值分类：薄壁堰实用堰宽顶堰当δ/H>10时,为明渠流其它分类按下游水位是否影响堰流性质

2、分:自由式出流——当下游水深较小而不影响堰顶正常出流；淹没式出流——当下游水深较大且已经影响到了堰顶的正常出流。按上游渠道宽度B与堰宽b的相互大小分：无侧收缩堰——上游渠道宽度B等于堰宽b；有侧收缩堰——渠宽B大于堰宽b。按水流与堰的流动方向分：正堰——水流方向与堰正交；斜堰——水流方向与堰非正交；侧堰——水流方向与堰平行。基本方程以宽顶堰为例流量公式其中m—流量系数；k—收缩系数宽顶堰定义:水力特征:水面在堰顶处一次跌落;若自由出流,在堰顶末端形成第二次跌落流量公式Hpp'L'δvohcovcchc最大理论流量系

3、数理想流体时,通过流量最大.堰顶处水深h=2/3H势能h为三分之二、动能v2/2g为三分之一h=hk时，通过流量最大mmax=0.385实际中,由于存在能量损失堰顶水深h

4、0例：某矩形断面宽顶堰，已知：渠道宽B=3m，堰宽b=2m，坎高p=p’=1m，堰上水头H=2m，堰顶为直角进口，墩头为矩形，下游水深h=2.75m，试求过堰流量。解：(1)判别出流形式满足淹没出流的条件,又由于b

5、定计算误差为1%，当前后两次试算的值满足限定误差要求时，可认为该值为最终值。则过堰流量Q=8.05m3/s。薄壁堰定义：分类：按堰口形状的不同，分为矩形堰、三角形堰、梯形堰、比例堰等。三角形堰常用于较小的流量，矩形和梯形堰常用于量测较大的流量。计算公式：矩形薄壁堰流量公式流量系数三角形薄壁堰流量公式θ=900，H=0.05—0.25mθ=900，H=0.25—0.55m梯形薄壁堰流量公式当梯形的θ=14°，由实验得mo=0.42其它堰比例堰:流量Q与作用水头H成直线关系竖井堰:也称环堰，是在平面上成圆形的溢流堰实用

6、堰定义:实用堰是水利工程中用来挡水同时又能泄流的构筑物分类:曲线型实用堰和折线型实用堰（a）曲线型；（b）折线型曲线型有非真空堰和真空堰两种如果曲线与同样条件下薄壁堰自由出流的水舌下缘相重合，堰面压强为大气压强.此时流量系数m与薄壁堰基本相当。如果曲线突出水舌下缘，则堰面将顶托水流。堰面的压强应大于大气压强。堰前总水头中的一部分势能将转换成压能，过水能力就会降低。上述两类堰都称为非真空堰。曲线型——真空堰如果堰面低于水舌下缘，溢流水舌将脱离堰面。脱离处空气被水舌卷吸带走，堰面处会形成局部真空。优点——过水能力会得到

7、提高缺点——水流不稳定，会引起构筑物的振动，而且可能在堰面产生空穴，导致堰面损坏。理想的剖面形状应使堰面曲线与薄壁堰水舌下缘重合，这样既不产生真空，又有比较大的过水能力。常用形式——克里格尔-奥菲采洛夫剖面堰、美国WES标准剖面堰、长研1型剖面堰等。实用堰折线型——部分小型堰或临时性堰经常采用计算公式：与薄壁堰相同流量系数：曲线形mo=0.45折线形mo=0.42出流形式淹没影响:淹没条件:流量公式:淹没系数:见表8-1侧向收缩影响:收缩条件:流量公式:收缩系数:与b/B有关小桥孔径的水力计算特征：小桥的底板一般与

8、河床底板齐平。由于桥墩受侧向收缩的影响，使水流的过水断面变小，形成局部阻力。水流在桥孔前水位壅高，进入桥孔后，流速增加，造成水面一次跌落；当水流流出桥孔后，由于水面变宽，又产生局部阻力，使水面再一次跌落。计算特点：运用宽顶堰流的理论，水力现象与宽顶堰水流过程相似。水力计算准备已知数据：根据水文资料决定的设计流量Q，按河道情况决定的对应于设计流量的天然水深H（