《水力学 HYDRAULICS》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 明渠恒定非均匀流

第六章明渠恒定非均匀流 人工渠道或天然河道中的水流绝大多数是非均匀流 >明渠非均匀流的特点:流线不是相互平行的直线,同一 条流线上各点的流速包括大小和方向)不同,明渠的底 坡线、水面线、总水头线彼此互不平行。 水>在明渠非均匀水流中,若流线是接近于相互平行的直 力线或者说流线间夹角很小,流线的曲率半径很大,这种 学 讲水流称为明渠非均匀渐变流。反之为明渠均匀急变 义流

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 ➢人工渠道或天然河道中的水流绝大多数是非均匀流。 ➢明渠非均匀流的特点:流线不是相互平行的直线，同一 条流线上各点的流速(包括大小和方向)不同，明渠的底 坡线、水面线、总水头线彼此互不平行。 ➢在明渠非均匀水流中，若流线是接近于相互平行的直 线或者说流线间夹角很小，流线的曲率半径很大，这种 水流称为明渠非均匀渐变流。反之为明渠非均匀急变 流

第六章明渠恒定非均匀流 器本章着重研究在恒定流情况下,明渠非均匀渐变流的水 流要素沿流程的变化规律,主要硏究明渠水深或水位)沿流 程的变化规律,也就是要分析研究关于水面曲线的变化及 其计算,以便恰当地确定明渠边墙高度,以及回水淹没的 水力学讲义 范围等等

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 本章着重研究在恒定流情况下，明渠非均匀渐变流的水 流要素沿流程的变化规律，主要研究明渠水深(或水位)沿流 程的变化规律，也就是要分析研究关于水面曲线的变化及 其计算，以便恰当地确定明渠边墙高度，以及回水淹没的 范围等等

第六章明渠恒定非均匀流 61明渠水流的三种流态 缓流:当明渠中水流受到干扰 微浪后若干扰微波既能顺水流方 向朝下游传播又能逆水流方向朝 上游传播,造成在障碍物前长距离 水的水流起这时渠中水流就称为 力缓流。(如图)此时水流流速小 学于千扰微波的流速,即y<w 讲 义

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 6.1 明渠水流的三种流态 ➢ 缓流：当明渠中水流受到干扰 微波后,若干扰微波既能顺水流方 向朝下游传播,又能逆水流方向朝 上游传播,造成在障碍物前长距离 的水流壅起,这时渠中水流就称为 缓流。（如图）此时水流流速小 于干扰微波的流速，即 ν<νw

第六章明渠恒定非均匀流 >急流∷当明渠中水流受到干扰后若干扰微浪只能顺水流方 签向朝下游传播不能逆水流方向朝上游传播水流只在障碍物 处壅起这种明渠水流称为急流(如图)。此时水流流速大于 干扰微波的流,即v>vw 水力学讲义 >0

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 ➢急流:当明渠中水流受到干扰后,若干扰微波只能顺水流方 向朝下游传播,不能逆水流方向朝上游传播,水流只在障碍物 处壅起,这种明渠水流称为急流（如图)。此时水流流速大于 干扰微波的流,即 ν>νw

第六章明渠恒定非均匀流 簧>临界流:当明渠中水流受到干扰微波后,若干扰 微浪向上游传播的速度为零,这正是急流与缓流这 两种流动状态的分界,称为临界流。 水力学讲义 此时v=v 感感

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 ➢临界流：当明渠中水流受到干扰微波后，若干扰 微波向上游传播的速度为零，这正是急流与缓流这 两种流动状态的分界，称为临界流。 此时 ν=vw

第六章明渠恒定非均匀流 >明渠水流流态的判别依据是佛汝德数Fr: 弗汝德数:Fr= gh 当Fr1,水流为缓流。 学讲义 感感

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 ➢明渠水流流态的判别依据是佛汝德数 Fr : 弗汝德数 : Fr = 当Fr ＜1，水流是缓流， 当Fr = 1，水流是临界流， 当Fr ＞1，水流为缓流。 gh v

參欢迎提间 >如果您有任何问题 请毫不犹豫地提出 水力学讲义 Ⅰ n case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me

水 力 学 讲 义 ➢ 如果您有任何问题， 请毫不犹豫地提出 ! In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me ! 欢 迎 提 问

第六章明渠恒定非均匀流 62断面比能与临界水深 、断面比能、比能曲线 断面比能￡是以通过明渠断面最低点的水平面为基准 的单位重量水体所具有的总机械能,可表示为: 2 水力学讲义 av E。=h+ ×的3 2 感感

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 6.2 断面比能与临界水深 一、断面比能、比能曲线 断面比能Es是以通过明渠断面最低点的水平面为基准 的单位重量水体所具有的总机械能，可表示为： 2 2 2 2 2 gA Q h g h Es   = + = +

第六章明渠恒定非均匀流 当断面的形状、尺寸和流量一定的时候,E只是水深 美函数。取α=1,可导出: Frs dE Q B I-Fr h=Es A 3 Fr> 从上式可知: /2 水>当>0,必定Fr当1,水流是急流 讲>当=0,Fr=1,是临界流,这时E取极小值,对应的水 义深是临界水深h。 感感

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 当断面的形状、尺寸和流量一定的时候，Es只是水深h的 函数。取α=1，可导出： 从上式可知： ➢当＞0，必定Fr＜l，水流是缓 流。 ➢当＜0，则Fr＞l，水流是急流。 ➢当＝0，Fr＝1，是临界流，这时Es取极小值，对应的水 深是临界水深hk。 2 3 2 1 1 Fr gA Q B dh dEs = − = −

第六章明渠恒定非均匀流 二、临界水深h 临界水深h是讨论明渠水流运动和水面线的重要参 数,其计算公式为: 水力学讲义 ③3 2 B k

水 力 学 讲 义 第六章 明渠恒定非均匀流 二、临界水深hk 临界水深 hk是讨论明渠水流运动和水面线的重要参 数，其计算公式为： k k B A g Q 2 `3 = 