工程水力学复习资料工程水力学复习要点液体的主要物理性质连续介质、密度、粘滞性、压缩性、表面张力一、水跃复习要点1.棱柱体水平明渠的水跃方程2.共轭水深的计算3.水跃跃长的计算1、一、水跃的概念水跃（ hydraulicjump ）：是明槽水流从急流 状态过渡到 缓流 状态时水面突然跃起的局部水力现象。7H57V。水跃的分区旋滚区：水跃区域的上部呈饱搀空气的表面旋滚似的水涡。主流区：水跃区域下部为在铅直平面内急剧扩张前进的水流。水跃区的几个要素跃前水深 跃前断面（表面旋滚起点所在过水断面）的水深；跃后水深 跃后断面（表面旋滚终点所在过水断面）的水深；水跃高度水跃长度 跃前断面与跃后断面之间的距离a=h “ -h 二、水跃的基本方程1. 水跃函数工程水力学复习资料2.水跃的基本方程式中、分别为跃前水深、跃后水深，称为共轭水深，即对于某一流量Q，具有相同的水跃函数的那两个水深，即为共轭水深4kVjM。三、水跃的形式临界水跃： 当时，水跃的跃首刚好发生在收缩断面上，跃后水深等于下游水深，称为临界水跃。远离式水跃：当时，水跃发生在收缩断面之后，跃后水深大于下游水深，称为远离式水跃。淹没水跃：当时，当下游水深大于临界水跃的跃后水深时，水跃淹没收缩断面，称为淹没水跃。二、堰流及闸孔出流复习要点1、概述堰和堰流： 无压 缓流经障壁溢流时,上游发生壅水 ,然后水面跌落,这一局部水力现象称为堰流（ Weir Flow ）; 障壁称为堰。 DCug3。堰流的基本特征量1.堰顶水头H ；工程水力学复习资料2.堰宽 b；3.上游堰高P、下游堰高P1；4.堰顶厚度 ；5.上、下水位差z；6.堰前行近流速0。堰的分类堰流及孔流的界限堰流： 当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流： 当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。堰流和孔流的判别式（ 1）宽顶堰式闸坝堰流：e/H 0.65孔流：e/H 0.65（ 2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时）堰流：e/H 0.75孔流：e/H 0必要条件 充分条件满足淹没溢流必要条件，但不满足充分条件，为自由式溢流。b B ，有侧收缩。 综上所述，本堰为自由溢流有侧收缩的宽顶堰。（2）计算流量系数m : 堰顶为直角进口，P/H=0.53 ，则由公式得5ILuO。（3）计算侧收缩系数（4）计算流量：自由溢流有侧收缩宽顶堰其中用迭代法求解Q，第一次取H 0(1)H第二次近似，取工程水力学复习资料第三次近似，取本题计算误差限值定为 1%，则过堰流量为 Q=Q(3) =8.48m3/s （5）校核堰上游流动状态上游来流为缓流，流经障壁形成堰流，上述计算有效。用迭代法求解宽顶堰流量高次方程，是一种基本的方法，但计算繁复，可编程用计算机求解。ofYJm。三、泄水建筑物下游的水流衔接与消能复习要点泄水建筑物下游的水流特性表现为:流速高、水深小、单宽流量大、能量集中。下泄水流对河床具有极大的破坏性，直接威胁大坝本身的安全。phstT 。底流消能的水力计算挑流消能的水力计算底流式消能 (underflow energy dissapition）在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动来消除余能。6Cxzl 。挑流式消能 (ski-jump energy dissapition) 将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泄水流的余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除。 HBmVj。面流式消能 (surface flow energy dissapition)将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床被巨大的底部旋滚隔开。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除IJ78G。 9.1 底流消能的水力计算? 泄水建筑物下游收缩断面水深的计算工程水力学复习资料? 泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响? 控制水跃位置的工程措施例题某 WES 堰 ,顶设计水头 H d = 3.2m，设计水头下溢流堰流量系数md =0.502, 流速系数为 0.95，上下游堰高均为30 m,下游水深 ht = 4.6m。 mGZfj。（ 1）不考虑侧收缩影响，求通过溢流堰的单宽设计流量q ；（ 2）判断通过设计流量时，堰下游水流衔接形式，若需要建消能工，则进行挖深式消能池的水力计算。Hp1ht解1. 判断溢流坝下游水流衔接形式为了判断溢流坝下游水流衔接形式，先计算下游收缩水深hc 及其共轭水深hc”。可用查图法或迭代法。ySrmg。解法一：采用查图法计算hc 及 hc”（ 1）计算堰顶水头作用下通过溢流堰的单宽流量当不计侧向收缩影响及行进流速水头时，由实用堰流量公式可得YwKFZ。q Qsm 2g H 3 2bs= 1.0 。因下游水位低于堰顶，溢流堰为自由出流。取淹没系数于是于是q1.00.492(9.8m s2 )(3.2m)3 212.42 m2 s（ 2）计算临界水深hk对于矩形断面有3q 3，故hkg对于矩形断面有，故 GNlRj。hk3 q23 (12.42 m 2 s)22.506 mg( 9.8 m s2 )（ 3）计算以下游收缩断面底部水平面为基准的总水头E0工程水力学复习资料H0p2htE0 H0P2HP2(3.2 30) m 33.2m因为溢流坝较高，行近流速水头可以忽略不计（ 4） 查图计算 hc 及 hc”由0E033.2 m13.2480.95hk2.506 m由及参变量 JBCTF。查矩形断面渠道收缩水深及其共轭水深求解图得于是收缩水深c0.207c3.0hh.于是收缩水深cc k0 2072 506m0 519 mhc 的 共轭水深h h3.02.506m7.518mhc 的共轭水深cck题目某溢流坝共7 孔，每孔净宽b = 6 m ，闸墩厚度 d =1.8 m 。溢流坝顶高程为 161 m ，设计水位为 167.15 m，流量系数m = 0.49，收缩系数 1= 0.95 ，挑坎为连续式， 坎顶高程为 111.0，挑角 = 28；下游河床高程为102 m，岩基冲刷系数为 1.10（类岩），下游水深为 7.0 m 。试估算挑流射程及冲刷深度并检查冲刷坑是否危及大坝安全。otWWz。 167.15 161 111 109 102解本题首先确定在设计水位167.15 m 时，溢流坝下泄流量Q ; 然后进行挑流射程L及冲刷工程水力学复习资料坑深度ts 的估算，最后进行冲刷坑后坡i 的验算。 AsYIi 。QitsLtshth1