流体力学第七章堰流分析.ppt

堰 流;§7-1 堰流的定义及类型; 堰流的类型 ;§7-2 堰流的水力计算; 一、薄壁堰的水力计算;适用范围：H=0.05～1.24m，b= 0.2～2m，P=0.25～1.13m;2、三角形薄壁堰;适用范围：θ=90°,H=0.05～0.25m;适用范围：0.5m≤B≤1.2m， 0.1m≤P≤0.75m， 0.07m≤H≤0.26m ，且 H≤B/3; 二、实用堰的水力计算; 真空堰：堰顶曲线低于无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线，水舌脱离堰面。流速大，流量也大，但如果真空值过大，会使堰面产生空蚀破坏。 非真空堰：堰顶曲线接近或稍高于无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线。堰顶曲线高出无侧收缩矩形薄壁堰水舌下缘曲线越多，流速越小，对溢流越不利。;1.曲线型实用堰的剖面形状; 上游直线 AB 段：垂直，或倾斜, 取决于溢流坝体的强度和稳定要求。 反弧段DE：使直线CD与下游河底平滑连接，避免水流冲刷河床。 ; ; 实际采用的剖面形状是按薄壁堰下游水舌下缘曲线稍加修改而成。 ; WES剖面 该剖面用曲线方程表示，便于控制，堰剖面较瘦可节省工程量，堰面压强较理想，负压不大，对安全有利。 ;y;堰剖面曲线的坐标值取决于设计水头Hd 。; ;2.曲线型实用堰的流量系数;堰上游面垂直的WES剖面： 高堰：P1/Hd≥1.33 m=f(H0/Hd) 不计行近流速水头 设计流量系数 md= 0.502;低堰:P1/Hd＜1.33，行近流速加大，设计流量系数。 ; 侧收缩系数用于考虑边墩及闸墩对过水能力影响。 溢流坝都有边墩，多孔溢流坝还有闸墩。边墩和闸墩将使水流发生平面收缩，增大了局部水头损失，降低过流能力。 ; 实际工程中，实用堰由闸墩和边墩分隔成数个等宽堰孔。; 侧收缩系数ε与闸墩和边墩头部形状、溢流孔数、堰上水头、溢流宽度有关。;堰下游可为 自由出流： 过流能力不受下游水位影响 淹没出流： 过水能力降低 当下游水位高过堰顶至某一范围时, 堰顶下游水位高于堰顶，堰下游为淹没水跃，过堰水流受下游水位顶托。;有侧收缩实用堰淹没出流的流量计算; hs/H0（hs从堰顶算起的下游水深） hs越大，下游水位的顶托作用越大，对过流能力影响越大。 P2 /H0 （P2下游堰高） 当下游河床较???，P2/H0 较小时，即使下游水位低于堰顶，过堰水流也会受下游河床影响，产生类似的淹没效果，降低 过流能力。;当hs/H0 ≤0.15且P2/H0≥时，自由出流 ；; 三、宽顶堰的水力计算;有坎宽顶堰流 底坎引起水流在垂直方向收缩。 ;（1）有坎宽顶堰流的水力计算 有坎宽顶堰出流会产生垂直、侧向收缩，还受下游水位影响。 有坎宽顶堰流水力计算的基本公式为 ; 1）流量系数 流量系数取决于堰顶进口形式、堰的相对高度P1/H。 堰顶入口为直角的宽顶堰 ;堰顶入口为圆弧形的宽顶堰 ; 2）侧收缩系数 影响侧收缩的主要因素有闸墩和边墩头部形状、闸墩数目、闸墩在堰上相对位置、堰上水头等。 ;适用条件： b/B＞0.2 和P1/H＜3 b/B＞0.2，取b/B＝0.2 P1/H＞3，取P1/H＝3 ;单孔宽顶堰：用上述公式计算即可 多孔宽顶堰：应采取边孔和中孔的加权平均值 。 ;; 3）宽顶堰的淹没影响 堰顶水头及进口形式一定，当下游水位逐渐升高，hs ＞(0.75～0.85)H0时，宽顶堰形成淹没出流，过堰水流受到下游水的阻碍，流量减小。 淹没系数σs随hs/H0增大而减小。 ;（2）无坎宽顶堰流的水力计算 无坎宽顶堰流水力计算的基本公式为 ;流量系数 单孔堰：直接查表 多孔堰：取中孔与边孔流量系数的加权平均值。 ;自由出流（h＜1.3hk）： ;淹没出流（h≥1.3hk）：