综合项目工程水力学复习资料.doc

工程水力学复习要点液体重要物理性质持续介质、密度、粘滞性、压缩性、表面张力一、水跃复习要点1.棱柱体水平明渠水跃方程2.共轭水深计算3.水跃跃长计算1、一、水跃概念水跃（hydraulicjump）：是明槽水流从急流状态过渡到缓流状态时水面突然跃起局部水力现象。水跃分区旋滚区：水跃区域上部呈饱搀空气表面旋滚似水涡。主流区：水跃区域下部为在铅直平面内急剧扩张迈进水流。水跃区几种要素跃前水深——跃前断面（表面旋滚起点所在过水断面）水深；跃后水深——跃后断面（表面旋滚终点所在过水断面）水深；水跃高度a=h“-h’水跃长度——跃前断面与跃后断面之间距离二、水跃基本方程1.水跃函数2.水跃基本方程式中、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，具备相似水跃函数那两个水深，即为共轭水深三、水跃形式临界水跃：当时，水跃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，跃后水深不不大于下游水深，称为远离式水跃。沉没水跃：当时，当下游水深不不大于临界水跃跃后水深时，水跃沉没收缩断面，称为沉没水跃。二、堰流及闸孔出流复习要点1、概述堰和堰流：无压缓流经障壁溢流时,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。堰流基本特性量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。堰分类堰流及孔流界限堰流：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。堰流和孔流鉴别式（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——闸门启动高度；H——堰孔水头。2、堰流基本公式式中:m——堰流流量系数，m=堰流公式式中：——沉没系数，≤1.0；——侧收缩系数，≤1.0。m0——计及行近流速流量系数。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）鉴别出流形式hs=h-P=1m>0————必要条件——充分条件满足沉没溢流必要条件，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，是一种基本办法，但计算繁复，可编程用计算机求解。三、泄水建筑物下游水流衔接与消能复习要点泄水建筑物下游水流特性体现为:流速高、水深小、单宽流量大、能量集中。下泄水流对河床具备极大破坏性，直接威胁大坝自身安全。底流消能水力计算挑流消能水力计算底流式消能(underflowenergydissapition）在建筑物下游采用一定工程办法，控制水跃发生位置，通过水跃产生表面旋滚和强烈紊动来消除余能。挑流式消能(ski-jumpenergydissapition)将水流挑射至远离建筑物下游，使下落水舌对河床冲刷不会危及建筑物安全。下泄水流余能一某些在空中消散，大某些在水舌落入下游河道后被消除。面流式消能(surfaceflowenergydissapition)将下泄高速水流导向下游水流上层，主流与河床被巨大底部旋滚隔开。余能重要通过水舌扩散，流速分布调节及底部旋滚与主流互相作用而消除§9.1底流消能水力计算泄水建筑物下游收缩断面水深计算泄水建筑物下游水跃位置及其对消能影响控制水跃位置工程办法例题某WES堰,顶设计水头Hd=3.2m，设计水头下溢流堰流量系数md=0.502，流速系数为0.95，上下游堰高均为30m,下游水深ht=4.6m。（1）不考虑侧收缩影响，求通过溢流堰单宽设计流量q；（2）判断通过设计流量时，堰下游水流衔接形式，若需要建消能工，则进行挖深式消能池水力计算。Hhtp1解1.判断溢流坝下游水流衔接形式为了判断溢流坝下游水流衔接形式，先计算下游收缩水深hc及其共轭水深hc”。可用查图法或迭代法。解法一：采用查图法计算hc及hc”（1）计算堰顶水头作用下通过溢流堰单宽流量当不计侧向收缩影响及行进流速水头时，由实用堰流量公式可得因下游水位低于堰顶，溢流堰为自由出流。取沉没系数σs=1.0。于是于是（2）计算临界水深hk对