第六章明渠均匀流ppt课件.ppt
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1、明渠均匀流,第六章,明渠均匀流属于明渠水流的一种。,明渠水流,恒定流,非恒定流,非均匀流,均匀流,流线为相互平行的直线,表面相对压强为零,为无压流,运动要素不随时间变化,第一节 概述,第二节 明渠均匀流的计算公式,第三节 明渠水力最优断面和允许流速,第四节 明渠均匀流水力计算的基本问题,第五节 无压圆管均匀流的水力计算,第六节 复式断面渠道的水力计算,本章纲要:,垂直于渠道中心线作铅垂面与渠底及渠壁的交线组成的断面,梯形断面,河道断面,矩形断面,2. 反映断面的形状特征值称为断面水力要素。,底宽,水深,边坡系数,水面宽,过水断面面积,湿周,水力半径,断面形状、尺寸及底坡沿程不变,同时又无弯曲的
2、渠道,称为棱柱体渠道。断面形状、尺寸或底坡沿程改变的渠道,称为非棱柱体渠道。,第一节 概述,一、基本概念,1.明渠的横断面,3.明渠的底坡,明渠渠底纵向(沿水流方向)倾斜的程度称为底坡。以i表示。,i 0顺坡、正坡,i等于渠底线与水平线夹角的正弦,即i=sin。,i = 0平坡,i 0逆坡、负坡,第一节 概述,基本概念,通常i0.01,可以采用近似处理:1.过水断面可由水流中所取的铅垂断面代替;2.两断面间的距离可由水平投影长度来代替。,明渠总结,明渠,沿程断面形状尺寸是否变化,非棱柱形渠道,棱柱形渠道,底坡i=sin,顺坡,平坡,逆坡,i0,i=0,i0,过水断面面积只与水深有关,过水断面面
3、积与水深、位置有关,断面形状多样,第一节 概述,基本概念,第一节 概述,二、明渠均匀流的特征,水力特征,几何角度,运动学角度,能量角度,质点做等速直线运动(均匀流),力学角度,概述,二、明渠均匀流的特征,几何特征,总水头线,水面线(侧压管水头),底面坡度,几何特征:三线平行,概述,二、明渠均匀流的特征,能量特征:对于单位重量液体,重力功=阻力功,能量特征,根据能量关系:,第一节 概述,三、明渠均匀流产生的条件,1、 水流应为恒定流。,4、 渠中无闸、坝或跌水等建筑物的局部干扰。,2、 流量沿程不变,即无支流的汇入或分出。,3、 渠道必须是长而直的棱柱形顺坡明渠,且i、n沿程不变。,严格满足以上
4、条件的渠道不存在,作近似处理。,第一节 概述,1、顺直棱柱形渠道中的恒定流:当流量沿程不变时,只要渠道有足够的长度,在离开渠道进口、出口或建筑物一定距离的渠段,实际上常按均匀流处理。,说明:,2、天然河道:因其断面形状尺寸、底坡、粗糙系数一般均沿程改变,所以不会产生均匀流。但对于较为顺直、整齐的河段,当其余条件比较接近时,也常按均匀流公式作近似计算。,第二节 明渠均匀流的基本计算公式,谢才公式,基本计算公式,连续性方程,流量模数:当断面形状尺寸、n值一定时,K=f(h);均匀流水深叫正常水深,用h0表示。,断面面积 (m2),注:通常谈到的某一渠道的输水或排水能力时,指的是在一定正常水深h0时
5、所通过的流量Q。,第二节 明渠均匀流的基本计算公式,谢才公式,断面平均流速(m/s),曼宁公式,水力半径(m),J=i,谢才公式,巴氏公式,适用范围: R0.5m且n0.02,适用范围: 0.1mR3m 且0.01ln0.04,n:粗糙系数,第二节 明渠均匀流的计算公式,1.若n 值选的偏小,计算所得断面也偏小,易发生漫溢。,粗糙系数n,粗糙系数n,综合反映渠道壁面(包括渠底)对水流的阻力作用。,2.若n值过大,不仅造成浪费还会因实际流速过大而造成冲刷。,第三节 明渠水力最优断面和允许流速,一、 水力最优断面,1. 定义,2. 条件,必最小 !,当i、n不变时,在断面积相等的各种断面形状中通过
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