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第六章明渠恒定非均匀流

第六章明渠恒定非均匀流

第16讲(2课时)

第六章 明渠恒定非均匀流

明渠非均匀流特点:明渠大的底坡线、水面线、总水头线彼此互不平行。

产生非均匀流的原因:断面几何形状或尺寸沿流程改变,粗糙度或底坡沿流程改变,或有局部干扰。

分为渐变流和急变流。

分析水深的变化规律,h f(s);为区别将均匀流的水深称为正常水深,并以h0表示。

★6-1 明渠水流的三种流态

微波波速(相对速度)Vw,断面平均流速V。

V Vw时,水流为缓流,干扰波能向上游传播; V Vw时,水流为临界流,干扰波不能向上游传播; V Vw时,水流为急流,干扰波不能向上游传播。

由连续方程hVw (h h)V2及能量方程h

1Vw2

2g

h h

2V22

2g

(1 h/h)2

可得:Vw gh gh,若为任意断面时,Vw gh,h A/B平均水

(1 h/2h)

深。

定义佛汝德数(Froude), Fr

Vgh

则:当Fr<1时,水流为缓流;当Fr=1时,水流为临界流;当Fr>1时,水流为急流。

佛汝德数的物理意义是,一单位动能与单位势能之比的两倍开方;二惯性力与重力的对比。

★6-2 断面比能与临界水深

一、断面比能、比能曲线

断面比能:以渠底为基准面,所计算得到的单位总能量,以Es表示。

Es hcos

V2

2g

h

V2

2g

h

Q2

2gA

2

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