明渠流动综合性实验.PDF

明渠流动综合性实验 一、 实验目的 观察明渠流动的水面曲线，理解流动原理；测定自由式宽顶堰的流量系数，验证经验 公式；验证水跃共轭水深、长度及能量损失的计算公式。 二、 实验设备 双变坡水槽；三角形量水堰及水位测针；实用堰；宽顶堰 三、 实验原理 1．根据三角形量水堰水位测针的读数，确定水槽流量 直角三角堰，有下列经验公式： 当 H = 0.05~0.25m 时，Q = 1.4H2.5 当 H = 0.25~0.55m 时，Q = 1.343H2.47 3 式中，H 均以米计，流量Q 的单位均为m /s 。 2．明渠水面曲线 棱柱体明渠恒定渐变流中水深沿程变化的微分方程式 dh i  Q2 / K 2 ds Q2 B 1 3 g A 在Q、i、n 一定的棱柱形渠道中，断面参数K 、B 、A 均为水深的函数，因此上述微分 方程积分后，即可得水面曲线h f (s) 。在对水面曲线进行计算之前，有必要对其类型和变 化趋势作出定性分析。 分析结果：各种坡度的渠道中，水面曲线的类型共有12 种。 3．水跃 对矩形断面明渠，临界水深计算 Q2 q2 h 3 3 k gb 2 g Q 上式中，q 为单宽流量。 b 水跃的基本计算包括共轭水深的计算、水跃能量损失的计算和水跃跃长的计算。 （1）水跃共轭水深的计算 在共轭水深h ′、h ″中已知一个，求另一个。其依据是水跃方程。对于矩形断面明渠， 从水跃方程中可直接解出共轭水深。   2    h  q  h 1 8  1  2  gh3        h q 2  h  1 8  1   3  2  gh     （2 ）水跃能量损失的计算 水跃区的旋滚和强烈脉动掺混引起了较大的能量损失，有时可达跃前断面能量的70% 。 对