水力学

堰流基本公式推导及应用|水力学

下面以图8.2.1所示的无侧收缩影响和淹没影响的宽顶堰为例推导堰流的基本公式。根据H.W.金的实验研究，如采用图8.2.2所示直角三角形薄壁堰，流量公式为：式中H 以m计，Q以m3/s计，该式适用范围为H=0.06～0.55m。
理论教育 2023-11-17

堰流和闸孔出流：水力学现象

当水流通过这些建筑物时，有两种基本情况：一种是图8.1.1 、所示情况，即水流在通过被建筑物缩小了的过水断面时流线收缩、流速增加、水位降落，但水流表面不受闸门约束而保持连续的自由水面，这就是堰流现象；另一种是图8.1.1 、所示的情况，即水流表面受到闸门下缘的约束，水流从闸门下的孔口中流出，这时水流没有连续降落的自由水面，过水断面的面积取决于闸门开度，这就是闸孔出流现象。图8.1.1以上是从水流现象的角度看堰流和闸孔出流。
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泄水建筑下游水流衔接与消能技术

水跃的这一特点可以使水工建筑物下游水流从急流向缓流过渡，并且消除多余的能量。如图9.1.1所示，人为地修建消能池，使水跃发生在消能池内，把急流段限制在消能池中，从而实现急流与缓流的自然衔接。
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沿程水头损失系数λ的变化规律现象

它说明此时沿程水头损失系数λ只与雷诺数有关。它表明此时沿程水头损失系数λ只与雷诺数有关，而与相对粗糙度ks/r0无关，此时粗糙突出高度淹没在层流底层的下面，因此对紊流流动区的流动没有任何影响。同时沿程水头损失与速度的平方成比例，因此常将此区称为阻力平方区。在实际管道的计算时就是用莫迪图确定沿程水头损失系数λ值。
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调压塔水位低于水库但稳定

图13.1.9调压塔中的水位在恒定流情况下，由于引水隧洞中有水头损失，因而比水库水位低一些，但也是恒定的。由连续方程得调压塔、引水隧洞、有压管道间流量关系为：图13.1.10式中 A——引水隧洞断面面积；v——引水隧洞断面平均流速；Ω——调压塔的断面面积；v2——调压塔中的流速。
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自由出流在《水力学》中的规范应用

如图8.3.1所示，闸前水深为H，闸门开度为e，水流由闸门底缘流出，因惯性作用，水流发生垂向收缩，并在距闸门 e的下游收缩断面c c处的水深hc达到最小，形成收缩断面。表8.3.1收缩断面水深hc按下式确定：式中ε1为垂向收缩系数，表示过闸水流垂向收缩的程度。
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水力学中的串联管路计算方法

图6.3.3串联管路各管段虽然串联在一个管路系统中，但因各管段的管径、流量、流速各不相同，所以应分段计算其沿程水头损失。串联管路的流量计算应满足连续方程，即式 ～式 是串联管路水力计算的基本公式。图6.3.5例6.3.3 三根并联铸铁管路由节点A分出，在节点B汇合，如图6.3.5所示。因此，式 可以写为：若转输流量Qt=0，则由式可得沿程均匀泄流管路的沿程水头损
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水力学：波浪压强分布

由式可知，对于微幅势波，在流体内部任一点的波浪压强为：1.浅水推进波在浅水推进波情况下：其相对压强为：其中：式中 kp——压强系数；η——波面方程。例12.4.1 已知在水深为6.2m的海域中，观测波高为1.2m，周期为5s，试求：此波浪的波长、波速。解：波浪的波长、波速由题已知：d=6.2m，T=5s，H=1.2m压强波动值波动压强最大值为：例12.4.2 已知波高H=2m，波长L=28m，水深d=8m，求出现波顶时静水位以下d/2处及水底的净波压强，并作出铅直线上净波压强分布图 。
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宽顶堰流：水力学中-水力学

图8.2.81.流量系数宽顶堰自由溢流时的流量仍用式计算，其中流量系数m和堰的进口形式以及堰的相对高度P1/H有关，如图8.2.9所示，不同进口形式应运用不同的经验公式计算。图8.2.9对矩形有直角前沿进口的宽顶堰，如图8.2.9 所示，别列津斯基公式为：对矩形带圆角前沿进口的宽顶堰，如图8.2.9 所示，别列津斯基公式为：式中 P1——上游坎高。宽顶堰淹没溢流时的公式仍为式 ，式中淹没系数σs可根据与下游水位相应的hs/H0值，由表8.2.4查得。
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水力学：沿程水头损失的计算公式

可见沿程水头损失hf是直接与水流同固体壁面接触处的切应力τ0有关系的。下面将先建立均匀流中的沿程水头损失hf与切应力τ0之间的关系。图5.2.2式中 l——管段长度；λ——沿程水头损失系数，它与液流型态等有关。例5.2.1 水流在直径d=30cm的圆管中流动时，在l=100m管长上测得水头损失hf=2m。当沿程水头损失系数λ=0.025时的断面平均流速v。解：τ0计算由式断面平均流速计算由式 得：
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量纲和谐原理在水力学中的应用

对无量纲数，例如前几节中的各种相似准数，则有3.无量纲量表4.4.1中是流体运动常见物理量用基本量纲M、L、T表达的量纲。表4.4.14.量纲和谐原理在每一具体的液体流动中，与之相联系的各物理量之间存在着一定的关系且可用物理方程式表示。凡是正确反映客观规律的物理方程式，其各项的量纲都必须是相同的或是一致的，换言之，只有方程式两边的量纲相同，方程式才成立，此称为量纲和谐原理。由量纲和谐原理可引申出以下两点。
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井群流速势函数及地下水位计算

如果能够找到单井的流速势函数，根据势流叠加原理，就可以找到井群的流速势函数，从而可以解决井群的渗流计算。为此，我们首先需要求出单井的流速势函数。因此可以把z 2看作无压渐变渗流的流速势函数。例11.4.1 为了降低某建筑物基础施工场地的地下水位，在基坑现场布置了8个普通完全井，呈矩形布置如图11.4.5所示。图11.4.5解：由井群浸润线方程式计算井群中心O点的地下水位z。
理论教育 2023-11-17

水力学：探讨波能量的传播与应用

单位时间内波能的传递量称为波能流量，记为Φ。设图12.4.4式中 n——波能传递率。图12.4.5在浅水处单位时间内流出区域D的波能为：假设波周期在波浪传播过程中保持不变，且不考虑波能的损失。图12.4.6为不同水深条件下的波浪特性的示意图。图12.4.6例12.4.3 在例12.4.1的条件下，试求单位宽度水体的波能流量Φ。解：由例12.4.3解得C=6.5m/s，L=32.5m，且已知：d=6.2m，H=1.2m，故波能流量为：
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水力学定性分析水面曲线

指出d h/d s的极限情况，即水面曲线两端的变化趋势。下面对五种底坡，根据h与h0、hcr之间的关系，用式 ～式 进行具体的水面曲线分析。因为h＜h0，所以i-Jf＜0；因为h＜hcr，所以E′s＜0，故图7.5.2正底坡i＜icr时的三种水面曲线如图7.5.2所示。图7.5.3图7.5.43.i=icr的情况在此种情况下，因为h0=hcr，N-N 线与K-K线重合，即没有b区，只有a区和c区，也即只有a3型和c3型水面曲线。c′型水面曲线也是壅水曲线，上游始于某一控制水深，如hc。
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水力学：水击基本方程简介

根据非恒定流的连续方程式和运动方程式 ，即可导出计算水击压强的基本方程式。展开非恒定流连续方程式 ，并将各项同除以ρA d s d t得：注意到d A和dρ都是由水击压强增量d p所引起的，故式可写成：将式中的水击波传播速度c值代入后得：2.水击的运动方程在非恒定流运动方程式中，若采用测管水头H 为变量，则有：利用上述水击基本方程式及式可求解水击问题，其主要方法如下。
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