水力学第8章明渠非均匀流2015研究报告.ppt

本章主要介绍?明渠水流的流态及其判别?临界底坡、缓坡和陡坡?明渠水流流态的转换?棱柱体明渠恒定非均匀渐变流的微分方程、水面曲线形状分析?明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算第八章明渠非均匀流 Steady Non-uniform Flow in Open Channels 明渠水流的流态及其判别缓流 Subcritical Flow 底坡平缓,流速较小,水势平稳,遇到障碍物时水位向上壅高而在障碍物处往下跌落的水流。(1).缓流缓流、临界流急流 1、明渠水流的流态急流(Supercritical flow ) 当底坡陡峻,流速较大,水流湍急,遇到障碍物时一跃而过, 上游水面不受影响的水流(1).急流缓流急流(1) 干扰微波波速的计算: 以一竖直平板在平底矩形棱柱体明渠中激起一个干扰微波。观察者随波前行。对上述的运动坐标系水流作恒定非均匀流动。不计摩擦力对 1-1 和2-2 断面建立连续性和能量方程。 g vhhg chvhh hc22 )( 222 212??????????与 ▲从运动学角度分析(1) 干扰微波波速的计算: g vhhg ch vhhhc22 )( 222 21 2??????????22 2 21 2)(22 chh hg hg c hh hc v???????????????1 ??????h hhh hgc?B Ah?非矩形断面静水中传播的微波速度 c称为相对波速)/2( )/1(2)2( )(2 2 2hh hhhghh hhgc?????????????? gh c?矩形断面?/gh c?1??(2) 干扰微波的传播当v= 0 时,水流静止,干扰波能向四周以一定的速度传播。当v<c 时,水流为缓流,干扰波能向上游传播。当 v=c 时,水流为临界流,干扰波恰好不能向上游传播。当v>c 时,水流为急流,干扰波完全不能向上游传播。缓流 v c < 缓流 v c = 临界流 v c > 急流?判别急流缓流方法一?波速判别法:(3). 佛汝德数 Fr (The Froude Number ) ?流速与波速的比值称为佛汝德数 3 2/gA BQgA Bvhg vc vF r???????hg vc vF r???临界流:缓流:急流: 1 1 1????????? Fr chgV Fr chgV Fr chgV 1??