水力学基础课件：6第六章 明渠恒定非均匀流.ppt

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1、YangzhouUniv水力学全国水文水资源专业进修班熊亚南扬州大学水利科学与工程学院第六章明渠恒定非均匀流《水力学》YangzhouUniv§1明渠水流的三种流态§3人工渠道水面曲线的计算§4天然河道恒定非均匀渐变流的水力计算概述§2明渠恒定非均匀的水面变化现象§5弯道水流《水力学》YangzhouUniv概述第六章明渠恒定流概述产生明渠均匀流的诸多条件中只要有一个条件不满足，明渠上即产生非均匀流动。V1V2h1h2水面线总水头线明渠非均匀流的特点是明渠的底坡线、水面线、总水头线彼此不平行。水深沿程变化。YangzhouUniv1明渠水流的三

2、种流态《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态水流流速小，水势平稳水流流速大，水势湍急缓流急流干扰的影响既能向下游传播，又能向上游传播干扰的影响只向下游传播，而不能向上游传播YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在静水中传播的相对波速式中：为断面平均水深设明渠水流流速为V，则微波传播的绝对速度为向上游逆水流方向向下游顺水流方向1.1波的传播和水流流态YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在缓流中的传播如果明渠水流流速V小于微波的相对波速C，即干扰波既能向下游传播，

3、又能向上游传播向上游逆水流方向传播的绝对波速为向下游顺水流方向传播的绝对波速为缓流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在临界流中的传播如果明渠水流流速V恰好等于微波的相对波速C，即干扰波只能向下游传播，不能向上游传播向上游逆水流方向传播的绝对波速为向下游顺水流方向传播的绝对波速为临界流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态干扰微波在急流中的传播如果明渠水流流速V大于微波的相对波速C，即干扰波只能向下游传播，不能向上游传播向上游逆水流方向传播的绝对波速为向下游顺水流方向传播的绝对波

4、速为急流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态定义弗劳德（Froude）数水流为缓流水流为急流在临界流时：水流为临界流所以YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态例题：一长直的矩形渠道，宽为5m，糙率为0.02，正常水深为2m时通过流量为40m3/s，试判别该明渠均匀流的流态。解：故水流为缓流（一）按佛汝德数判别（二）按微波的相对波速判别故水流为缓流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.2断面比能和水流流态OOhz0zθOOO′O′z0断面上单位重量液

5、体所具有的总能量：定义断面比能：ohEs45°当流量和断面的形状尺寸一定时，断面比能仅仅是水深的函数。KEsminhk断面比能随水深的减小而增大Fr>1，V>C，急流，hhkYangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.2断面比能和水流流态ohEs45°KEsminhk在断面形式和流量给定的条件下，相应于断面比能最小值时的水深称为临界水深临界水深方程式影响临界水深的因素：流量断面形状及尺寸临界水深是对应一个流量和给定断面的计算水深YangzhouUniv《水力学》第六

6、章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.2断面比能和水流流态ohEs45°KEsminhk在断面形式和流量给定的条件下，相应于断面比能最小值时的水深称为临界水深临界水深方程式矩形断面明渠时：单宽流量YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.2断面比能和水流流态ohEs45°KEsminhk在断面形式和流量给定的条件下，相应于断面比能最小值时的水深称为临界水深临界水深方程式任意形状的断面明渠试算法图解——试算法hOYangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.3明渠底坡和水流流态i>0h0Qhk临

7、界坡Qi>0h0hk缓坡i>0h0Qhk陡坡均匀流为临界流均匀流为缓流均匀流为急流YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态1.3明渠底坡和水流流态临界底坡的计算令则有整理得：临界底坡是对应于一个流量和给定渠道的假设的坡度值YangzhouUniv《水力学》第六章明渠恒定流§1明渠水流的三种流态明渠水流流态的各种判别方法判别法流态按波速C按佛汝德数Fr按临界水深hk均匀流时按底坡缓流VhkiCFr>1hikYangzhouUniv2明渠恒定非均匀流的水

8、面变化现象《水力学》第六章明渠恒定流