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水力分析与计算

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渐变流与急变流

非均匀流运动要素沿程改变,流线不再是相互平行的直线,按照运动要素沿程变化的快慢或流

线弯曲的程度,可将非均匀流分为渐变流和急变流,如下图所示。

1.渐变流

如果流线不相互平行,但夹角很小,或流线弯曲,但曲率不大,流线近似于平行直线,液流的

运动要素沿程变化缓慢,这种流动称为渐变流。在水力计算时,渐变流可近似按均匀流对待,即过

水断面近似为平面,过水断面上动水压强的分布符合静水压强分布规律。但应注意,对渐变流而言,

水流必须有一定固体边界约束(如管壁或渠壁),才满足zp=C;若液体从管道末端或器壁孔口流

r

人大气时,出口附近的水流也符合渐变流的条件,但因周围和大气接触,认为断面各点动水压强均

p

p

等于大气压,而断面上各点的位置高度不同,故z≠C,即动水压强不符合静水压强的分布

a

r

规律。

2.急变流

当液流的运动要素沿程变化急剧,流线间的

夹角较大或流线的曲率较大,这种水流称为急变

流。如右图所示坝顶处流线上凸的急变流,如果

仍然像分析渐变流过水断面上动水压强分布的方

法那样,在过水断面上取一微分柱体来研究它的

受力情况,平衡方程中比均匀流多了一个离心惯

性力,使计算得到的动水压强比按静水压强计算

要小;同理,对于反弧段流线下凹的急变流,由

于离心惯性力存在,过水断面上的动水压强的值比按静水压强计算的值要大。图中虚线部分表示静

水压强分布图,实线部分为实际的动水压强的分布情况。显而易见,急变流过水断面上的动水压强

分布规律与静水压强的分布规律是不相同的。

渐变流和急变流并无严格的界限,应视具体问题所要求的精度进行划分。

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