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时间:2023-10-23
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7堰流1
1堰流的定义无压缓流流经障壁顶部时,上游发生壅水,然后水面降落,这一局部水流现象称为堰流。此障壁称为堰。特点2上游壅水,水流在重力作用下运动,将势能转化为动能的过程;急变流,能量损失主要是局部水头损失。
2堰流的基本特征量31、堰上水头HH2、堰宽b3、上游堰高P,下游堰高P’4、堰顶厚度δ5、上下游水位差Z6、堰前行进流速v0PP’δZv0h7、下游水深h
3堰流的分类4堰的外形及厚度不同,其能量损失及过水能力也会不同堰高P1堰高P2堰顶厚度δδ堰顶厚度δ堰顶厚度堰宽b堰顶水头HHH按δ/H分类δ/H<0.67薄壁堰流0.67<δ/H<2.5实用堰流2.5<δ/H<10宽顶堰流
4堰流的分类(1)薄壁堰δ/H<0.67,过堰水流和堰壁只有一条边线接触,堰顶厚度对水流无影响。5薄壁堰主要用作测量流量的设备。0.67H
5堰流的分类(2)实用堰0.67<δ/H<2.5,堰顶厚度大于薄壁堰,堰顶厚对水流有一定的影响。6
6堰流的分类(3)宽顶堰2.5<δ/H<10,堰顶厚对水流有显著影响,在堰坎进口水面发生降落,堰上水流接近水平流动,至堰坎出口水面二次降落与下游水流衔接。7δ/H>10时,沿程水头损失不能忽略,流动已不属于堰流,而逐渐具有明渠流的性质。
7堰流的分类8按堰流与下游水位的连接关系分类自由堰流淹没堰流自由堰流淹没堰流
8堰流的分类按上游渠道宽度B与堰宽b关系分类侧收缩堰:上游渠道宽度B大于堰宽b无侧收缩堰:上游渠道宽度B等于堰宽b9
9堰流的分类按堰口的形状分类矩形堰三角形堰10梯形堰三角形堰梯形堰
10堰流基本公式11以薄壁堰为例进行推导
11堰流基本公式12从1→2建立伯努利方程式中:令(作用水头)
12堰流基本公式13则φ为流速系数b堰宽,e为断面2-2上水舌的厚度k为系数
13堰流基本公式14m为堰流流量系数
14堰流基本公式15在实际工程中,常根据直接测出的水头H求流量,故将行近流速水头包含在流量系数中更为方便,将流量公式写成:m0是包含行近流速水头的流量系数。
15堰流基本公式16堰流基本公式如果形成淹没式堰流,在相同水头作用下,其流量小于自由式堰流的流量。可用小于1的淹没系数σ表明其影响。因此,淹没式堰流的流量公式可表示为:
16堰流基本公式17堰流基本公式由薄壁堰推导出来,但公式形式对实用断面堰和宽顶堰仍适用。
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