水力學(xué)(給排水基礎(chǔ))

水力學(xué)水靜力學(xué)水動(dòng)力學(xué)理論水流阻力和水頭損失孔口、管嘴和有壓管路明渠均勻流明渠非均勻流堰流

水靜力學(xué)靜止流體中壓強(qiáng)的特性：特性一：流體靜壓強(qiáng)的作用方向與作用面的內(nèi)法線方向重合；特性二：流體靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方向無關(guān)。重力作用下流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律：靜壓強(qiáng)基本方程推論：a.靜壓強(qiáng)的大小與液體體積無直接關(guān)系；b.兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差等于兩點(diǎn)間單位面積垂直液柱的重量；c.平衡狀態(tài)下，任意點(diǎn)壓強(qiáng)的變化，等值地傳遞到其它各點(diǎn)——帕斯卡定律。靜水壓強(qiáng)方程式的意義

它表明：僅在重力作用下，靜止液體內(nèi)任意兩點(diǎn)的測(cè)壓管水頭相等。它表明：僅在重力作用下，靜止液體內(nèi)任何一點(diǎn)對(duì)同一基準(zhǔn)面的單位勢(shì)能為一常數(shù)。這反映了靜止液體內(nèi)部的能量守恒定律。

（一）靜水壓強(qiáng)方程式的幾何意義

（二）靜水壓強(qiáng)方程式的物理意義

壓強(qiáng)的表示方法：絕對(duì)壓強(qiáng)—以無物質(zhì)分子存在的完全真空為基準(zhǔn)起算的壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)——以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)起算的壓強(qiáng)。兩者關(guān)系：真空度（真空值）——相對(duì)壓強(qiáng)的負(fù)值。即靜壓強(qiáng)的量測(cè)方法：彈簧金屬式

量測(cè)相對(duì)壓強(qiáng)和真空度,表中心數(shù)值電測(cè)式

壓力傳感器、電信號(hào)液位式

測(cè)壓管技術(shù)（測(cè)壓管、微壓計(jì)、U形管）靜水壓力作用在平面上的靜水總壓力P1.解析法：總壓力作用點(diǎn)位置慣性矩:矩形斷面

圓形斷面2.圖解法：靜水總壓力P=壓強(qiáng)分布圖體積。壓強(qiáng)分布圖組成:a.靜水壓強(qiáng)第一性質(zhì);b.靜水壓強(qiáng)基本方程式.作用點(diǎn)位置:壓強(qiáng)分布圖形心點(diǎn)位置.作用在曲面上的靜水總壓力P分解為水平分力和鉛垂分力.水平分力：垂直分力：合力：作用方向:壓力體組成：1.曲面本身；2.自由液面或其延長(zhǎng)面；3.自曲面兩端分別作自由液面的垂直面。例題例：某處設(shè)置安全閘門如圖所示，閘門寬b=0.6m，高h(yuǎn)1=1m，鉸接裝置于距離底h2=0.4m，閘門可繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，求閘門自動(dòng)打開的水深h為多少米。解：當(dāng)時(shí)，閘門自動(dòng)開啟

將代入上述不等式得例：圓柱形壓力罐，半徑R=0.5m，長(zhǎng)l=2m，壓力表讀數(shù)pm=23.72kN/m2。試求：(1)端部平面蓋板所受的水壓力；(2)上、下半圓筒所受水壓力；(3)連接螺栓所受的總拉力。解：(1)端蓋板所受的力受壓面為圓形平面，(2)上、下半圓筒所受水壓力上、下半圓筒所受水壓力只有垂直分力，上半圓筒壓力體如圖示

下半圓筒

(3)連接螺栓所受的總拉力由上半圓筒計(jì)算

例:截面如圖示的棱柱體,懸掛在穿過O點(diǎn)且與紙面垂直的水平轉(zhuǎn)軸上，其左右兩邊和下面都為液體,如不考慮自重,要使棱柱體保持如圖所示位置不動(dòng)，x值應(yīng)為多少?解:方法1:方法2:方法3:阿基米德原理物體在液體中所受的靜水總壓力，僅有鉛垂向上的分力,其大小等于物體所排開的同體積液體的重量.物體的重量G與所受浮力Pz的相對(duì)大小,決定物體的沉浮:當(dāng)G>Pz,物體下沉至底;當(dāng)G=Pz,物體潛沒于液體中任意位置維持平衡;當(dāng)G<Pz,物體上浮部分露出液面,排開的液體重量=物體的重量.潛、浮體的平衡與穩(wěn)定潛體1.必要條件——重力G=浮力Pz；2.充分條件——物體的重心C和浮心D位于同一鉛垂線上。按重心C和浮心D的相對(duì)位置，有三種可能：1.重心C位于浮心D之下，稱穩(wěn)定平衡；2.重心C與浮心D重合，稱隨遇平衡；3.重心C位于浮心D之上，稱不穩(wěn)定平衡。浮體其平衡條件和潛體一樣，但平衡的穩(wěn)定要求和潛體有所不同，重心在浮心之上時(shí)，仍有可能是穩(wěn)定平衡。主要取決于重力和浮力構(gòu)成的力矩是扶正力矩（穩(wěn)定平衡）還是傾覆力矩（不穩(wěn)定平衡）。水動(dòng)力學(xué)理論恒定元流的能量方程建立在能量守恒的基礎(chǔ)上（理想液體）實(shí)際液體元流能量方程物理意義和幾何意義z：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的位能、位置高度（水頭）p/γ：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的壓能、測(cè)壓管高度（壓強(qiáng)水頭）z+p/γ：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的勢(shì)能、測(cè)壓管水頭u2/2g：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的動(dòng)能、流速高度（水頭）z+p/γ+u2/2g：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的總機(jī)械能、總水頭h'w：?jiǎn)挝恢亓苛黧w機(jī)械能的損失、水頭損失。應(yīng)用——流速儀水（ρ）-水銀（ρ’）ρ'ρρ'例:人的肺用力吹時(shí)壓強(qiáng)水頭僅為0.2mH2O左右,如果取氣體密度ρ=1.28Kg/m3,試求嘴吹出的最大氣流速度.解:壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.水柱高度轉(zhuǎn)化為氣柱高度若吹水呢?恒定總流的能量方程能量方程——速度與位置和壓強(qiáng)（主要是壓強(qiáng)）之間的關(guān)系適用條件：恒定流動(dòng)、質(zhì)量力只有重力、不可壓縮流體、所取過流斷面為漸變流斷面、兩斷面間無分流和匯流。水力坡度稱為水力坡度水頭線的斜率冠以負(fù)號(hào)測(cè)壓管坡度

稱為測(cè)壓管坡度

位置水頭線一般為總流斷面中心線。測(cè)壓管水頭線可能在位置水頭線以下，表示當(dāng)?shù)貕簭?qiáng)是負(fù)值。恒定總流能量方程的幾何表示——水頭線

注意：恒定總流能量方程在應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題過流斷面的選取:必須是漸變流斷面或均勻流斷面；基準(zhǔn)面的選取:原則上可任意，但必須選擇同一基準(zhǔn)面，且z≥0;計(jì)算點(diǎn)的選取:原則上可任意，但特殊點(diǎn)應(yīng)注意,如管道出口;壓強(qiáng)的選取:可取絕對(duì)壓強(qiáng)，也可以取相對(duì)壓強(qiáng)，但必須統(tǒng)一.連續(xù)性方程能量方程（忽略損失）例文丘里流量計(jì)儀器常數(shù)Kμ——流量系數(shù)（0.96~0.98）注意：水（ρ）-水銀（ρ’）氣（ρ）-液（ρ’）水流阻力和水頭損失分類沿程水頭損失——在均勻流段（包括漸變流）中產(chǎn)生的流動(dòng)阻力為沿程阻力（或摩擦阻力），由此引起的水頭損失，與流程的長(zhǎng)度成正比，用hf表示；局部水頭損失——在非均勻流段（流動(dòng)邊界急劇變化）中產(chǎn)生的流動(dòng)阻力為局部阻力，由此引起的水頭損失，取決于管配件的形式，用hj表示；整個(gè)管道中的水頭損失等于各段的沿程水頭損失和各處的局部水頭損失之和。流動(dòng)阻力的兩種類型hw（pw）——流體粘性引起1.沿程阻力——沿程損失(長(zhǎng)度損失、摩擦損失)達(dá)西-魏斯巴赫公式λ——沿程阻力系數(shù)2.局部阻力——局部損失ζ——局部阻力系數(shù)3.總能量損失4.用水頭線表示雷諾試驗(yàn)揭示了沿程水頭損失與流速的關(guān)系。當(dāng)v<vc時(shí)，hf～v1.0；當(dāng)v>vc時(shí)，hf～v1.75～2.0。發(fā)現(xiàn)了流體流動(dòng)中存在兩種性質(zhì)不同的形態(tài)，即層流和紊流。層流——流體呈層狀流動(dòng)，各層質(zhì)點(diǎn)互不摻混；紊流——流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則，各層質(zhì)點(diǎn)相互摻混，且產(chǎn)生隨機(jī)脈動(dòng)。雷諾數(shù)Rec——臨界雷諾數(shù)（2000左右）Re=vd/υ——雷諾數(shù)（無量綱）Re<Rec層流Re>Rec紊流（包括層流向紊流的臨界區(qū)2000~4000）結(jié)論：用雷諾數(shù)判斷流態(tài)非圓管，引入水力半徑R——濕周圓管中的層流運(yùn)動(dòng)1.流動(dòng)特性流體呈層狀流動(dòng)，各層質(zhì)點(diǎn)互不摻混2.切應(yīng)力層流中的切應(yīng)力為粘性切應(yīng)力其中y=r0-r3.斷面流速分布牛頓內(nèi)摩擦定律又積分（a）——旋轉(zhuǎn)拋物面（b）平均速度（c）層流動(dòng)能修正系數(shù)層流動(dòng)量修正系數(shù)——測(cè)量圓管層流平均速度的方法4.沿程損失系數(shù)又比較注意：v↑→λ↓，但hf∝v↑

工程中的應(yīng)用——量測(cè)流體粘度：應(yīng)用上述公式要注意兩個(gè)方面：<>為起始長(zhǎng)度4.例：應(yīng)用細(xì)管式粘度計(jì)測(cè)油的粘度，細(xì)管d=6mm，l=2m，Q=77cm3/s，水銀壓差計(jì)讀值h=30cm，水銀密度ρm=13600kg/m3，油的密度ρ=900kg/m3，求油的運(yùn)動(dòng)粘度υ解：設(shè)為層流解得運(yùn)動(dòng)粘度校核流態(tài)計(jì)算成立紊流運(yùn)動(dòng)1.紊流的特性渦體的產(chǎn)生——各流層間的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，相互摻混，其運(yùn)動(dòng)要素在空間、時(shí)間上均呈現(xiàn)隨機(jī)的脈動(dòng)現(xiàn)象。

2.紊流運(yùn)動(dòng)的時(shí)均化脈動(dòng)性（1）瞬時(shí)速度u（2）時(shí)均速度（3）脈動(dòng)速度u’（4）斷面平均速度v即把紊流運(yùn)動(dòng)看成為是時(shí)均流動(dòng)和脈動(dòng)流動(dòng)的疊加

3.紊流的切應(yīng)力紊流運(yùn)動(dòng)分解為兩種流動(dòng)的疊加：時(shí)均運(yùn)動(dòng)脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)a、時(shí)均運(yùn)動(dòng)流層間產(chǎn)生的粘性切應(yīng)力：b.脈動(dòng)流動(dòng)引起的切應(yīng)力——（附加切應(yīng)力、慣性切應(yīng)力、雷諾切應(yīng)力）c.切應(yīng)力靠近壁面且Re數(shù)較小時(shí)，占主導(dǎo)地位離開壁面且Re數(shù)很大時(shí)，4.混合長(zhǎng)度理論——的計(jì)算普朗特混合長(zhǎng)度理論的要點(diǎn)（假設(shè)）（1）流體質(zhì)點(diǎn)因脈動(dòng)橫向位移l1到達(dá)新的空間點(diǎn)，才同周圍點(diǎn)發(fā)生動(dòng)量交換，失去原有特征，l1稱混合長(zhǎng)度（2）亦稱為混合長(zhǎng)度雷諾數(shù)越大，紊流越劇烈，τ~τ2橫向脈動(dòng)速度與縱向脈動(dòng)速度為同一量級(jí)，并與du/dy存在一定比例關(guān)系

（3）混合長(zhǎng)度只與質(zhì)點(diǎn)到壁面的距離有關(guān)，。5.紊流的速度分布規(guī)律紊流（k是實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)，稱卡門常數(shù)k≈0.4）積分得——普朗特-卡門對(duì)數(shù)分布規(guī)律圓管紊流的沿程損失k——絕對(duì)粗糙度k/d——相對(duì)粗糙度1.尼古拉茲實(shí)驗(yàn)（1933-1934）（1）實(shí)驗(yàn)曲線尼古拉茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果層流區(qū)，；層流向紊流的過渡區(qū)，范圍很小，實(shí)用意義不大；紊流光滑區(qū)；紊流過渡區(qū)；紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）。紊流流動(dòng)結(jié)構(gòu)圖粘性底層——在固體邊壁處存在一層極薄的，紊動(dòng)附加切應(yīng)力很小忽略不計(jì)，粘性切應(yīng)力占主導(dǎo)地位的極薄流體層。也稱層流底層。其厚度與雷諾數(shù)成反比。粘性底層雖然很薄，但卻對(duì)紊流流速分布和流動(dòng)阻力具有重大影響1—層流底層；2—過渡區(qū)；3—紊流核心λ變化規(guī)律——層流底層的變化紊流光滑區(qū)紊流過渡區(qū)紊流粗糙區(qū)局部阻力及損失的計(jì)算1.局部阻力產(chǎn)生的原因突然擴(kuò)大由連續(xù)性方程或注意：ζ1→v1；ζ2→v2特例：ζ=1——管道的出口損失系數(shù)突然縮小特例：ζ=0.5——管道的入口損失系數(shù)ζ→v2繞流阻力由摩擦阻力、壓差阻力組成薄平板——摩擦阻力有尖銳邊緣（薄圓盤）——壓差阻力曲面物體（圓球）——既有摩擦阻力又有壓差阻力（1）公式A——特征面積對(duì)摩擦阻力，A是接觸平面；對(duì)壓差阻力，A是垂直于來流方向的投影面積壓差阻力（形狀阻力）：迎面駐點(diǎn)壓強(qiáng)與尾流區(qū)壓強(qiáng)之差，它取決于分離點(diǎn)的位置和尾流區(qū)的大小減小繞流阻力減小壓差阻力流線型物體Re<1斯托克斯公式與比較圓球懸浮速度氣力輸送、除塵、水中懸浮顆粒運(yùn)動(dòng)FDGu0重力繞流阻力浮力——懸浮速度不是物體運(yùn)動(dòng)速度！Re<1孔口、管嘴出流和有壓管流水力計(jì)算特點(diǎn)：

孔口、管嘴出流和有壓管流的水力計(jì)算，是連續(xù)性方程、能量方程以及流動(dòng)阻力和水頭損失規(guī)律對(duì)工程實(shí)踐的具體應(yīng)用。

孔口出流——僅考慮局部損失

管嘴出流——僅考慮局部損失

短管——既考慮局部損失又考慮沿程損失

長(zhǎng)管——僅考慮沿程損失孔口、管嘴流量基本公式孔口:管嘴:正常工作條件:非恒定出流（以液面下降為例）等截面F容器，t時(shí)刻孔口水頭hdt內(nèi)流出體積容器減少體積非恒定出流容器放空：h2=0V——放空容器的體積Qmax——開始出流時(shí)最大流量放空時(shí)間是水位不下降時(shí)放空所需時(shí)間的兩倍管道的水力計(jì)算短管（沿程損失、局部損失都需考慮；）長(zhǎng)管（局部損失、流速水頭不計(jì)或按%折合；）1.短管的水力計(jì)算類比孔口、管嘴的作用水頭短管的作用水頭1→突擴(kuò)ζ=1，H0→H代入，得μ——流量系數(shù)長(zhǎng)管的水力計(jì)算局部損失（包括速度水頭）不計(jì)，損失線性下降，總水頭線與測(cè)壓管水頭線重合單位長(zhǎng)阻抗——比阻S0s2/m6令S為阻抗1.簡(jiǎn)單長(zhǎng)管復(fù)雜管道1.串聯(lián)管道——幾段不同管徑的簡(jiǎn)單管路依次連接類比電路流量關(guān)系:能量關(guān)系:串聯(lián)管路的總阻抗=各管路之和的阻抗2.并聯(lián)管道——兩根以上的管道，兩端都接在公共點(diǎn)上特點(diǎn)：增加流量；提高供水可靠性流體的自調(diào)性，阻力平衡流量關(guān)系:能量關(guān)系:總阻抗與各管路阻抗的關(guān)系:管網(wǎng)計(jì)算枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)1.枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算（兩類）（1）管網(wǎng)布置已定（Li，ζ，用戶Qc，末端自由水頭Hz），求di，H——新建管網(wǎng)a.由連續(xù)性方程確定節(jié)點(diǎn)流量b.由流量確定各管段管徑ve——經(jīng)濟(jì)流速（規(guī)范要求）c.由控制線(水塔至最不利點(diǎn))確定作用水頭d.阻力平衡，調(diào)整支管管徑（2）管網(wǎng)布置和作用壓力已定，求di——校核計(jì)算，擴(kuò)建管網(wǎng)a.由連續(xù)性方程確定節(jié)點(diǎn)流量b.由控制線確定水力坡度c.由各管段J相等條件，計(jì)算各管段管徑2.環(huán)狀管網(wǎng)的水力計(jì)算（1）節(jié)點(diǎn)方程（2）回路方程管段數(shù)np與節(jié)點(diǎn)數(shù)nj和管路環(huán)數(shù)nc存在下列關(guān)系:閉合差——與精度有關(guān)明渠流－－概述明渠流----具有自由表面,直接依靠重力作用而產(chǎn)生的流動(dòng)(又稱無壓流).明渠流的特點(diǎn):１．具有自由液面,重力對(duì)流動(dòng)起主導(dǎo)作用;２．底坡的變化對(duì)斷面的流速、水深有直接影響;３．水深在流程中會(huì)發(fā)生變化.４．不可能產(chǎn)生非恒定的均勻流.渠道分類底坡------渠道底面的坡度,以i表示;按底坡大小分為三類:i>0,正坡或順坡(沿流程降低);i=0,平坡(渠底水平);i<0,反坡或逆坡(沿流程升高);按斷面形式分類：棱柱形渠道------渠道形狀、尺寸沿流程不變的長(zhǎng)直渠道;非棱柱形渠道------渠道形狀或尺寸沿流程變化的渠道.θΔzi明渠均勻流形成的條件:i>0,且不變;壁面粗糙系數(shù)n沿程不變;棱柱形渠道;恒定流;沿程無局部干擾.特征:總水頭線與水面線與渠底線相互平行.即均勻流的基本公式謝才公式:由于J=I,流量謝才系數(shù)水力半徑水力最優(yōu)斷面

明渠的輸水能力取決于底坡i、渠壁的粗糙系數(shù)n及過水?dāng)嗝鍭的大小及形狀。通常，底坡的大小隨當(dāng)?shù)氐牡匦味?，粗糙系?shù)則取決于所選的渠壁材料。因此，渠道的輸水能力Q僅取決于斷面的大小及形狀。而在底坡i、粗糙系數(shù)n和過水?dāng)嗝娣eA一定的條件下，能使渠道的輸水能力最大的斷面形狀稱為水力最優(yōu)斷面。在、n、A已給的條件下，要使輸水能力Q最大，則要求水力半徑R最大，即濕周最小。所謂水力最優(yōu)斷面，就是濕周最小的斷面形狀。優(yōu)點(diǎn)：輸水能力最大，渠道護(hù)壁材料最省，渠道滲水量損失也最少。水力最優(yōu)斷面梯形斷面的寬深比h：當(dāng)m=0時(shí)，即為矩形斷面，寬深比h=2。水力最優(yōu)斷面時(shí)，水力半徑為水深的二分之一。允許流速允許流速------對(duì)渠身不會(huì)產(chǎn)生沖刷，也不會(huì)使水中懸浮的泥紗在渠道中發(fā)生淤積的斷面平均流速。在設(shè)計(jì)中，要求渠道的流速在不沖、不淤的允許流速范圍內(nèi)，即梯形過水?dāng)嗝娴膸缀我剡吰孪禂?shù):水面寬:過水?dāng)嗝娣e:濕周:水力半徑:

Bhb1mα

明渠均勻流的水力計(jì)算渠道的水力計(jì)算，可分成三類問題：1.驗(yàn)算渠道的輸水能力已知渠道斷面形狀及大小、粗糙系數(shù)及渠道的底坡，求渠道的輸水能力。即已知K、i，求Q。這一類問題用于校核已建成渠道的過水能力。2．確定渠道底坡已知渠道斷面尺寸、粗糙系數(shù)、流量或流速，求渠道的底坡。即已知b、h、m、n、Q或各量，求i。這類的計(jì)算主要用于：下水道為避免沉積淤塞，要求有一定的“自清”速度，這就必須要求有一定的坡度。3.確定渠道的粗糙系數(shù)已知渠道輸水量Q、渠道底坡、渠道斷面尺寸b和h及邊坡系數(shù)m，求粗糙系數(shù)n。無壓圓管均勻流無壓圓管------非滿管流的圓形管道。無壓圓管均勻流的特征及基本公式：

與明渠均勻流完全一樣。水力計(jì)算（分三類）1.驗(yàn)算輸水能力；2.決定管道坡度；3.計(jì)算管道直徑。輸水性能最優(yōu)充滿度：當(dāng)h/d=0.94時(shí)，Q/Q0=1.08，則此時(shí)通過的流量最大，為恰好滿管流時(shí)流量的1.08倍；當(dāng)h/d=0.81時(shí)，v/v0=1.14，則此時(shí)管中的流速最大，為恰好滿管流時(shí)流速的1.14倍。斷面單位能量(斷面比能)

斷面單位能量=過流斷面最低點(diǎn)的單位重量液體的機(jī)械能

任意基準(zhǔn)面的單位重量液體的機(jī)械能兩者的差異：

比能曲線和臨界水深把斷面比能e隨水深h的變化情況用曲線來表示,則此曲線稱為斷面比能曲線

臨界水深——相對(duì)應(yīng)于最小斷面比能的水深，用hK表示。臨界水深臨界水深------當(dāng)e=emin時(shí)的水深矩形斷面:推論:緩流h>hcr,v<vcr;臨界流h=hcr,v=vcr;急流h<hcr,v>vcr;明渠非均勻流(兩種流態(tài))臨界流速=水的波速弗勞德數(shù):緩流:v<vcr,Fr<1臨界流:v=vcr,Fr=1急流:v>vcr,Fr>1臨界坡度臨界坡度------在棱柱形渠道中，斷面形狀、尺寸和流量一定時(shí)，若水流的正常水深ho恰好等于臨界水深hcr時(shí)的底坡，用icr表示。

底坡的判別:緩坡:i<icr,ho>hcr;臨界坡:i＝icr,ho>hcr;陡坡:i>icr,ho<hcr;例底寬b=5m的長(zhǎng)直矩形斷面渠道，通過流量Q=40m3/s，若渠道內(nèi)某斷面水深2m。試用各種方法判別水流流態(tài)。解：采用臨界水深來判別因2mhcr，故水流屬緩流。采用佛汝得數(shù)判別其中，v=4m/sFr1.0，水流為緩流。采用臨界速度判別而v=4m/svc=4.28m/s，水流為緩流。除了上述幾種方法外，還可繪制e~h比能曲線（本例略），看h=2m的點(diǎn)是否位于曲線的上半支，若是，則為緩流。漸變流微分方程——分析水面曲線的基本公式1.能量轉(zhuǎn)化關(guān)系2.斷面單位能沿程變化關(guān)系3.水深沿程變化關(guān)系

堰流及其特征

堰和堰流 在明渠流中，為控制水位或控制流量而設(shè)置構(gòu)筑物，使水流溢過構(gòu)筑物的流動(dòng)稱為堰流，該構(gòu)筑物稱為堰。 堰流的水力特性如下： 1、堰的上游水流受阻，水面壅高，勢(shì)能增大；在堰頂上由于水深變小，速度變大，使動(dòng)能增大，在勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能過程中，水面下跌； 2、堰流一般從緩流向急流過渡，屬于急變流。堰流的水力計(jì)算主要考慮局部阻力，沿程阻力可忽略； 3、水流在流過堰頂時(shí)，在慣性的作用下會(huì)脫離堰(構(gòu)筑物)，具有自由表面的液流在表面張力的作用下，水流會(huì)收縮。H堰的分類以堰頂?shù)膶挾圈呐c堰上水頭H的比值分類：薄壁堰實(shí)用堰寬頂堰 當(dāng)δ/H>10時(shí),為明渠流 薄壁堰薄壁堰按堰口形狀的不同，可分為矩形堰、三角形堰和梯形堰。三角形堰常用于較小的流量，矩形和梯形堰常用于量測(cè)較大的流量。矩形薄壁堰流量公式三角形堰流量公式:θ=900實(shí)用堰實(shí)用堰是水利工程中用來?yè)跛瑫r(shí)又能泄流的構(gòu)筑物，按其剖面的形式分為曲線型實(shí)用堰和折線型實(shí)用堰流量公式:曲線型m=0.43~0.50，折線型m=0.35~0.43。曲線型有非真空堰和真空堰兩種如果曲線與