1 / 50

水力学2

Open Channel Hydraulics. 水力学2. 课程内容与特点. 明渠均匀流与非均匀渐变流 明渠急变流 闸堰过流 明渠非恒定流 泄洪消能 渗流. 主要 参考文献. 1 明槽急变流 ，余常昭 编著，清华大学出版社， 1999 ， TV131.3 Y749 2 明渠不恒定流 ，第一卷，林秉南译，水利电力出版社， 1987 ， TV133/2 3 计算水力学 ，周雪漪编著，清华大学出版社， 1994 ， TV131.4 2800

ayala
Download Presentation

水力学2

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Open Channel Hydraulics 水力学2 课程内容与特点 • 明渠均匀流与非均匀渐变流 • 明渠急变流 • 闸堰过流 • 明渠非恒定流 • 泄洪消能 • 渗流

  2. 主要参考文献 1 明槽急变流，余常昭编著，清华大学出版社，1999，TV131.3 Y749 2 明渠不恒定流，第一卷，林秉南译，水利电力出版社，1987，TV133/2 3 计算水力学，周雪漪编著，清华大学出版社，1994，TV131.4 2800 4 流体力学中的有限元方法，章本照编著，机械工业出版社，1986，O35 34 5 流体力学的有限元分析，『美』T.J.Chung, 张二骏等译，电力工业出版社，1980，O35 11 6 计算浅水动力学—有限体积法的应用，谭维炎著，清华大学出版社，1998，TV139.2, T138 7 Frank M.white, Fluid Mechanics, 4th ed. McGarw-Hill, 1999 8 Sergio Montes, Hydraulics of Open Channel Flow, ASCE Press, 1998, 清华大学图书馆书号TV133, FM77 9 M.Hanif Chaudhry, Open-Channel Flow, 1993 by Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 07632. 清华大学图书馆书号TV131.2, FC49 其余参考书见网络学堂

  3. 作业: 20％ 考核 方法 常规实验课：10％ 期中测验：20％ 平时成绩：20％ 期末总结: 30% • 成绩评定 设计型试验： 根据试验水平、创新性、试验结果，在总成绩上加1～10分。每组1～3人，先进行资格选拔，学生先提出试验设想，计划。在5月末提出试验报告。

  4. 几点说明： • 授课教师 江春波 TEL:6278-3704 6277-2065 jcb@mail.tsinghua.deu.cn旧水207室 • 课件见网络学堂 水力学2 • 教学日历与参考书 见网络学堂 • 实验课与李春华老师联系 旧水一楼 TEL: 6278-2297 6278-5159 • 教材 水力学2 清华大学编著 • 批改作业 泌勇民 TEL: 6278-2297 6278-9138 每周一之前由课代表收齐作业，及时上交

  5. 第一章 明渠均匀流与非均匀渐变流 作业：P70 13-2 13－6 13-7 13-14 13-18

  6. 明槽水流的水力特征 明槽水流的计算任务 明槽槽身及明槽水流的类型 第一节 概 述

  7. A Q Cross section A-A A A Q Cross section A-A A 一. 明槽水流的水力特征 有压流动 明渠流动

  8. 1.存在自由水面 2.重力起主导作用 佛汝德数 (Froude Number) 3.水面不受固体边界的限制 A Q Cross section A-A A 一. 明槽水流的水力特征 Re、 Fr 的物理意义?

  9. 1.过水能力问题 (校核时求Q) 2. 设计问题: 求 i 求h、b (已知Q、i 、n、m)梯形和矩形断面,可用计算、查图表法 3. 求水面变化(水面线计算,不讲) 二.明槽水流的计算任务

  10. 棱柱型槽：断面形状和尺寸沿程不变的明槽 三. 明槽槽身及明槽水流的类型 明槽槽身形式分类 非棱柱型槽：断面形状和尺寸沿程变化的明槽

  11. 流动分类

  12. 陡坡 缓坡 临界底坡 1 • 正坡 • 平坡 • 反坡 L 2 V 1 h i>0 2 z1 z2 .底 坡.

  13. 最大允许流速: 防止冲刷破坏 H>0.4m H< 1.0m 时 • 最小允许流速: 防止泥沙淤积 雨水明渠 0.4 m/s 雨水管道 0.75 m/s . 渠道允许流速 . ( P12页 表13-2 ) 砂质粘土 : 1.0 m/s 粘 土 : 1.2 m/s 草皮护坡 : 1.6 m/s 干砌块石 : 2.0 m/s

  14. 四.N-S方程的地位

  15. 明槽恒定均匀流的特征及其形成条件 明槽均匀流的基本公式 ——连续方程 和 谢才公式 明槽恒定均匀流的水力计算 明槽恒定均匀流的水力计算的几个问题 第二节明槽恒定均匀流

  16. h ,v, A流速u分布沿程不变； • ； • 匀速直线运动 。 一.明槽恒定均匀流的特征及其形成条件 1．明槽均匀流的水力特征

  17. 1 L 2 hf V 1 h i>0 2 z1 z2 一.明槽恒定均匀流的特征及其形成条件 2．均匀流动形成的条件 ① 恒定流 ② Q沿程不变 ③ 为棱柱型槽 ④ i和 n沿程不变 ⑤ i > 0

  18. 1) 2) 二.明槽均匀流的基本公式 • 基本公式

  19. ② ① h z Δx θ 圆管流动时的 切应力表达式? .谢才公式. • 由力平衡关系 • 由量纲分析

  20. 谢才系数 量 纲 流 量 流量模数 .谢才公式. 谢才公式 （运动方程）

  21. 恒定均匀流(非均匀渐变流) .谢才公式. ? • 谢才公式适用条件 : • 阻力平方区 • i > 0 • 单位 m.s

  22. B.巴甫洛夫斯基公式: .谢才公式. • 谢才系数的确定 : A.曼宁公式

  23. 天然河道中影响糙率 n值的因素 ① 河床表面粗糙 ② 断面的不规则、平弯情况、 滩地交叉、河道阻碍情况 ③ 河堤沙坡影响随水深变化 糙率 n 糙率 n值的确定

  24. 三. 明槽恒定均匀流的水力计算 • 校核过流能力问题 Q • 设计渠槽的 底坡 i • 设计渠槽断面尺寸 b h

  25. 校核渠道输水能力 已知 m b h n i,求Q 面 积 mh 湿 周 h 1 m 水力半径 b 流量 例 - 1

  26. (二)设计渠槽的底坡i 已知 m b h n Q,求i 例-2

  27. (三) 设计渠槽断面尺寸 已知 Q m n i,求b h 例-3 1 已知正常水深h0 ,求底宽b 2 已知底宽b , 求正常水深h0 3 根据流量大小,选定宽深比 b/h0 4 根据允许流速,选定 b 和 h

  28. 已知 m=2.0,n=0.025,i=1/2500,h0=1.25,Q=5m3/s 例-4 假设b,求出k, 迭代到 k=k0

  29. 面 积 湿 周 水力半径 d r h 流量 圆形断面的水力计算 －自学

  30. 1 水力最优断面 （了解） (best hydraulic section) 2 渠道中的允许流速问题（了解） 四. 明槽恒定均匀流的水力计算的几个问题 3. 断面周界上粗糙程度n 不同的水力计算（了解） 4. 复式断面渠道的水力计算 （了解）

  31. 流量 面积A一定 湿周 最小 圆:面积 一定,周 长最小 水力最优断面 水力最优断面: 过流断面的面积糙率 底坡一定, 通过的流量最大的断面形状 面积 糙率 底坡一定, 流量最大,要求R 最大

  32. mh 1 h m b 矩形: h=b/2 水力最优断面 (梯形) –了解成都 面积: 湿周:

  33. 2 渠道中的允许流速问题（了解） 3. 断面周界上粗糙程度n 不同的水力计算（了解） 四. 明槽恒定均匀流的水力计算的几个问题 4. 复式断面渠道的水力计算 （了解） • 何为复式断面 • 特点：水力要素为h 的非连续函数 • 使用条件 • 优点

  34. 划分区域的原则： 1.分为n 部分，每一部分均为规则断面槽； 2. 每一部分自成区域（p的计算方法）； 3. 每一部分都符合均匀流计算公式； 4. 复式断面渠道的水力计算 处理这类明槽的方法

  35. 1. 缓流、急流、临界流 (Subcritical、Supercritical、Critical flows ) 2. 微波流速C、临界流速 3. 流态判别数——佛汝德数Fr 4. 断面单位能量、比能E、临界水深 5. 临界底坡（Critical Slope） 第三节 明槽水流的两种流动状态

  36. c c 静止水 V=0 一. 缓流、急流、临界流

  37. C-v C+v 一. 缓流、急流、临界流 • 缓流 0<V<C Fr<1

  38. C-v C+v 一. 缓流、急流、临界流 • 急流 V>C Fr>1

  39. C-v C+v 一. 缓流、急流、临界流 • 临界流 V=C Fr=1

  40. B N c ΔA Δh Δh h h 2 N 1 Δh v2 v1=c 0 0 1 2 二. 微波流速、临界流速 a. b. A c.

  41. 令 二. 微波流速、临界流速

  42. 能量方程化为 微波的 很小，可令 ，代入上式得静水中干扰微波波速C • 矩形断面 二. 微波流速、临界流速

  43. 任意形状断面 • 矩 形 断 面 三. 流态判别数 有压管流的 雷诺数的 物理意义? • 佛汝德数 Fr (Froude Number)

  44. 断面单位比能 N h Es h2 Q2 (2) Q1 h2 c hc (1) h1 h1 0 0 O Es Es1 四. 断面单位比能、临界水深 Q 什么是正常水深 ？ 什么是临界水深 ？

  45. 临界水深 • 任意断面临界水深 • 矩形断面明渠 临界水深

  46. 曼宁公式 小 结 • 明渠水流的基本方程 连续方程 谢才公式

  47. 流 量 面积A一定 湿周 最小 小 结 • 水力最优断面 • 明渠均匀流的水力计算问题 • 校核过流能力问题 Q • 设计渠槽的 底坡 i • 设计渠槽断面尺寸 b h

  48. Fr>1, 急流 Fr=1, 临界 Fr<1, 缓流 小 结 • 流态判定:急流 缓流 临界流 佛汝德数 物理意义

  49. 小 结 • 断面单位比能 • 任意断面明渠 临界水深 • 矩形断面明渠 临界水深

  50. Fr>1, 急流 Fr<1, 缓流 Fr=1, 临界流 v>c, 急流 v<c, 缓流 v=c, 临界流 dEs / dh < 0, 急流 dEs / dh >0, 缓流 dEs / dh =0, 临界流 h<2 Eu, 急流 h>2 Eu, 缓流 h=2 Eu, 临界流 讨论：到目前为止流态判定有几种方法 1 弗劳德数 流速与微波波速的关系 2 比能随水深的变化 3 单位势能与单位动能的关系

More Related