工程水力学复习资料

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1、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）：是明槽水流从急流状态过渡到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

2、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（Weir

3、Flow）;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；          

4、  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

5、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H 0(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

6、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

7、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v泄水建筑物下游收缩断面水深的计算v泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响v控制水跃位置的工程措施例题某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，求通过溢流堰的单宽设计流量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的水力计算。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

8、水流衔接形式，先计算下游