工程水力学复习资料.doc

工程水力学
复习要点
液体的主要物理性质
连续介质、密度、粘滞性、压缩性、表面张力
一、水跃复习要点
1。棱柱体水平明渠的水跃方程
2.共轭水深的计算
3。水跃跃长的计算
1、一、水跃的概念
水跃（hydraulicjump):是明槽水流从HYPERLINK"http：//jpkc。zju.edu.cn/k/405/d09z/05J/090505.htm”\t"_parent”急流状态过渡到HYPERLINK"http：//jpkc.zju。edu。cn/k/405/d09z/05J/090505。htm"\t”_parent”缓流状态时水面突然跃起的局部水力现象。
水跃的分区旋滚区：水跃区域的上部呈饱搀空气的表面旋滚似的水涡。
主流区：水跃区域下部为在铅直平面内急剧扩张前进的水流。
水跃区的几个要素
跃前水深--跃前断面（表面旋滚起点所在过水断面)的水深;
跃后水深-—跃后断面(表面旋滚终点所在过水断面）的水深；水跃高度a=h“—h'
水跃长度-—跃前断面与跃后断面之间的距离
二、水跃的基本方程
1。水跃函数
2。水跃的基本方程
式中、分别为跃前水深、跃后水深，称为共轭水深，即对于某一流量Q,具有相同的水跃函数的那两个水深,即为共轭水深
三、水跃的形式
临界水跃：当时，水跃的跃首刚好发生在收缩断面上,跃后水深等于下游水深，称为临界水跃。
远离式水跃：当时，水跃发生在收缩断面之后，跃后水深大于下游水深，称为远离式水跃.
淹没水跃:当时，当下游水深大于临界水跃的跃后水深时,水跃淹没收缩断面，称为淹没水跃。
二、堰流及闸孔出流复习要点
1、概述
堰和堰流：无压HYPERLINK”http：//jpkc.zju。edu。cn/k/405/d09z/05J/090505.htm"\t”_parent”缓流经障壁溢流时,上游发生壅水,然后水面跌落，这一局部水力现象称为堰流（WeirFlow）;障壁称为堰。
堰流的基本特征量
1。堰顶水头H；
2。堰宽b；
3。上游堰高P、下游堰高P1；
4.堰顶厚度δ;
5.上、下水位差z;
6.堰前行近流速υ0.
堰的分类
堰流及孔流的界限
堰流：当闸门启出水面,不影响闸坝泄流量时。
孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时.
堰流和孔流的判别式
（1）宽顶堰式闸坝堰流：e/H≥0。65孔流:e/H〈0。65（2）实用堰式闸坝(闸门位于堰顶最高点时）堰流:e/H≥0。75孔流：e/H〈0。75式中：e——闸门开启高度；H——堰孔水头。2、堰流的基本公式
式中：m-—堰流流量系数，m=
堰流公式
式中:—-淹没系数，≤1。0；
——侧收缩系数，≤1.0。
m0-—计及行近流速的流量系数.
例：某矩形断面渠道,为引水灌溉修筑宽顶堰（如图10—19）。已知渠道宽B=3m，堰宽b=2m，坎高P=P1=1m，堰上水头H=2m，堰顶为直角进口，单孔，边墩为矩形，下游水深h=2m.试求过堰流量.
解:（1）判别出流形式
hs=h-P=1m〉0———-必要条件
—-充分条件
满足淹没溢流必要条件，但不满足充分条件，为自由式溢流。b〈B，有侧收缩.综上所述,本堰为自由溢流有侧收缩的宽顶堰。
（2）计算流量系数m:堰顶为直角进口，P/H=0。5〈3，则由公式得
（3）计算侧收缩系数
（4）计算流量:自由溢流有侧收缩宽顶堰
其中
用迭代法求解Q，第一次取H0（1）≈H
第二次近似，取
第三次近似，取
本题计算误差限值定为1%，则过堰流量为Q=Q(3)=8。48m3/s
（5）校核堰上游流动状态
上游来流为缓流，流经障壁形成堰流，上述计算有效。用迭代法求解宽顶堰流量高次方程，是一种基本的方法,但计算繁复，可编程用计算机求解。
三、泄水建筑物下游的水流衔接与消能复习要点
泄水建筑物下游的水流特性表现为：流速高、水深小、单宽流量大、能量集中。下泄水流对河床具有极大的破坏性,直接威胁大坝本身的安全.
底流消能的水力计算
挑流消能的水力计算
底流式消能(underflowenergydissapition）在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动来消除余能.

挑流式消能(ski—jumpenergydissapition）将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泄水流的余能一部分在空中消散,大部分在水舌落入下游河道后被消除。

面流式消能（surfaceflowenergydissapition）
将下泄的高速水流导向下游水流的上层,主流与河床被巨大的底部旋滚隔开.余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除
§9.1底流消能的水力计算
泄水建