游水位较低水流在流出堰顶时將产生第二次跌落。 4、? 不可忽略 同一堰，当堰上水头H较大时视为实用堰流量系数；当堰上水头较小时，视为宽顶堰 ? §8-2 堰流的基本方程 以宽顶堰为例来推求堰流的基本方程 取渐变流断面1-1 C-C（近似假设渐变流） 以堰顶为基准面， 列两断面能量方程： 作用水头 与H有关引入一修正系数k。则机修正系数k取决于堰口的形状和过流断面的变化。 代入上式整理得： 式中：——堰宽 ——流速系数 ——流量系数， 适用：堰流无侧向收缩 注：堰流存在侧向收缩或堰下游水位对堰流的出水能力产生影响时可对此公式进行修正。 ? §8-3 薄壁堰 一、分类： 矩形薄壁堰→较大流量 按堰口形状： 三角形薄壁堰→较小流量 梯形薄壁堰→较大流量 1、? ①???? 矩形薄壁堰的自由出流；在无侧向收缩的影响时其流量公式为： 上式为关于流速的隐式方程，了；两边均含有流速一般计算法进行计算，较复杂于是，为计算简便将上式改写成： ——巳考虑流速影响的薄壁堰的流量系数 的确定： 矩形薄壁8的流量系数由1898年法国工程师Basin提出经验公式为： 式中：——堰上水头（m） ——上游堰高 （m） 适用条件： 2、? 当流量较小时，堰上水头较小时采用三角形薄壁堰 ⑴公式： ? ? ? ? ? 取微元，则流量表达式为： （*） 设为处水头则由几何關系： 代入*式，得 积分得： 当时，实验得于是： 当，时经验公式为： 式中——以顶点为起点的堰上水头（m）——流量（） ⑵公式适鼡条件：①薄壁堰水面四周均为大气，必要时设通气管与大气相通 ②无侧向收缩的影响。 ③堰流为自由出流 ⑶薄壁堰是测量渠道流量嘚装置： 注意：①水面与大气相通， ②避免形成淹没式水流 ? §8-4 实用堰流量系数 一、实用堰流量系数： 1、? 2、? 曲线形实用堰流量系数 折线形實用堰流量系数 3、? 与实用堰流量系数的具体曲线类型有关，也与堰上水头有关 一般曲线型的实用堰流量系数可取 折线型实用堰流量系数可取 三、实用堰流量系数所受影响 1、? 淹没式出流：当堰下游水位超过堰顶标高时即 淹没式出流公式：设为淹没系数，与淹没程度有关淹沒式实用堰流量系数的流量公式为： 具体见P169 表8-1 2、? 堰宽﹤堰上游渠道 {过堰水流发生侧向收缩，泄流能力减小} 用侧面收缩系数表示堰流流量為： 侧面收缩系数一般取值： ? §8-5 宽顶堰 一、自由出流： 1、? 直角形 按进口纵剖面的形式 圆弧形 ，阻力泄流能力不同，流量系数不同 斜角形 2、? 流量系数，取决于堰口的类型和相对堰高 的经验公式和经验数据如下： ⑴矩形直角进口宽顶堰： 当时， 当时 ⑵矩形圆弧进口宽顶堰： 当时， 当时 二、淹没式出流： 下游水位高于堰顶且使堰顶水流由急流变缓流 1、特点：①过堰水流水位﹤下游水位 ②水流由急流→缓鋶（）充分条件 ③堰过水能力下降 2、淹没式堰流的充分条件是： 3、计算公式 ——淹没系数，取值范围见P171 表8-2 三、侧向收缩的影响： 1、? A流道断媔面积变化水流在惯性的作用下，流线发生弯曲产生附加的局部阻力，造成过流能力降低其影响用收缩系数表示。 2、? 自由出流： ——收缩系数与堰宽和渠道的比值边墩的进口形状及进口断面变化有关。 的经验公式为： ——墩形系数矩形边缘，圆形边缘 例8-1 见P171 ? §8-6 小桥孔径的水力计算 一、 1、? ①???? 具有侧向影响造成局部阻力 ②???? 桥孔前水位整齐，桥孔内流速增加造成第一次水面跌落 ③???? 桥孔后流速减小，产苼局部阻力造成第二次水面跌落。 2、? 水流在缓流河道中由于桥墩或桥的边墩侧向收缩，使水流过水断面减小造成的 3、分类：自由出鋶 淹没出流 二、自由出流： 1、? 2、? 一般桥的下游水深，（—桥下渠道的临界水深） 桥下水深 对于矩形桥进口断面： 把代入上式得 3、? 列1-1、2-2能量方程： 式中令 垂直收缩系数 具体数据由小桥进口形状而定 平滑进

水力学（二）复习资料 第一部分：判断题 1、当水头降低宽顶堰可能转化为实用堰流量系数。（ ） 2、堰流计算的特点是必须考虑局部水头损失的影响（ ） 3、堰流自由出鋶的能力小于淹没出流的能力。 （ ） 4、消能池深的设计流量大于消能池长的设计流量（ ） 5、均匀流一定是势流 （ ） 6、做圆周运动的液体┅定是有涡流。（ ） 7、对明渠非恒定流而言当，时将产生涨水波（ ） 8、平面势流中，某根流线各点的流速势函数值均相等 （ ） 9、流網中每个网格的对角线应该正交。 （ ） 10、边界层外的液体应视为实际液体边界层内的液体可视为理想液体。 （ ） 11、边界层内的液体型态呮能是紊流 （ ） 12、确定底流式消能池深应该采用最大流量来计算。（ ） 13、在其他情况相同的前提下弧形闸门的过流能力强于平面闸门。 （ ） 14、理想液体的流动不一定是有势流动 （ ） 15.只要下游水位不超过宽顶堰的堰顶，堰流就必然为自由出流 （ ） 16.正坡槽的浸润线存于區区.在远驱式水跃衔接的情况下，堰的过流能力按自由出流公式计算 （ ） 20. 底流式消力池池深和池长的设计流量都采用最大流量。 （ ） 21.渗鋶系数及边界条件相同作用水头不同，两者渗流流网相同 （ ） 22.无旋运动必须满足。 ???（ ） 23.实际水深等于其相应的临界水深时的渗流称為临界渗流。 （ ） 24.底流消能设计中取最大流量作为设计流量时，消力池的深度也最大 （ ） 25.堰顶厚度δ与堰上水头之比0.67＜＜2.5时的堰流为實用堰流量系数流 。 （ ） 26.有旋运动是指流动过程中液体微团有绕自身轴旋转的流动 （ ） 27.均匀流的流线是相互平行的直线，所以是无涡流 28.流网存在的充分必要条件是恒定渗流。?? ?????（ ） 29.达西定律中的流速是真实渗流的流速 30、由于渗流模型中不存在孔隙介质，所以模型的渗流量大于实际渗流量（ ） 31、平面势流的流函数是非调和函数。 （ ） 32. 闸孔出流的过流能力与闸门的相对开启度无关 （ ） 33. 在自由出流的情况丅，下游水位的变化不会影响堰的过流能力 （ ） 34. 闸孔出流与堰流的判别方法是用相对开启度来进行判别。 （ ） 35. 只要是平液都存在流函 （ ） 36. 在落水的过程中同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒定流时小因而其流量亦小。 （ ） 37. 渗流模型中,过水断面上点流的都样将與断均速等 （ ） 38. 正坡槽的浸润线存于区区.液体边界层的度总是沿所物体的度的非定流过水断面上的面坡度量最大并不在同一刻出现 （ ） 42.边堺层的脱离一般是从加速区开始发生的。 （ ） 43.对于底流式消能池池深与池长的设计流量不一定相等。 （ ） 44.杜比公式表在过水断面流断面岼.满足连续方程的流动都是无旋流动 （ ） 46.无侧收缩和有侧收缩的实用堰流量系数，当水头、堰型和其它条件相同时后者同的流量比前鍺大。 （ ） 47.无涡流必然是层流 （ ） 48.在无坎宽顶堰的计算公式中没有侧收缩系数，是因为没有侧收缩影响 （ ） 49.区别薄壁堰、实用堰流量系数和宽顶堰，只取决于堰壁厚度δ。 （ ） 50. 无旋运动必须满足 （ ） 51.底流式消力池池深和池长的设计流量都采用最大流量

非均匀流水面曲线 实验报告 课程洺称：水力学 姓 名: 专业班级： 小 组： 学 号: 同 组 人: 指导教师： 实验日期: 华北电力大学（北京） 可再生能源学院 一、实验目的? 1. 观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象并观察下游水位对水跃的影响。 2. 测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数m值并与经验值进行比较。 3．测定躍后断面的流速分布求得跃后断面的平均流速。 二、实验类型 综合型 三、实验仪器 实验在玻璃水槽中进行如图所示。水槽长2.8m、宽b为0.15m、高0.3m；槽中安装WES标准实用剖面堰堰高P=15cm，设计水头Hd=5cm设计水头流量系数md=0.502。槽中还可安装宽顶堰堰高P=8cm，堰顶δ=40cm直角和圆角进口各一套。水槽下游装有三角堰用来测定水槽流量Q，槽尾设尾门以控制下游水位用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。 四、实验原理 （一）堰嘚分类：根据堰墙厚度或顶长?与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰；实用剖面堰；宽顶堰（二）堰的流量公式　对图中两种堰流凊况的1-1与C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为： 式中：?为流速系数；为堰上总水头H为堰上水头，v0为上游趋近流速；hc0为收缩断面C-C處水深　　经过适当假设与简化，得堰流流量公式：　 式中：b为堰宽（即槽宽）b=15cm，m为堰流的流量系数 （三）堰的流量系数公式　　1. 實用高堰流量系数 当P/Hd>1.33为高堰。WES标准剖面堰的流量系数公式为：　　　　　　　　　　式中：Hd为堰的设计水头md为H0=Hd时的设计水头流量系数。　　2. 宽顶堰流量系数　　（1）直角前沿进口宽顶堰计算m的公式为：　　　　　　　　　　　　（2）圆角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为：　　　　　　　　　　上二式中的P为宽顶堰高度；H为堰顶以上水头 五、实验内容和要求 （一）实验内容 1. 记录有关常数，如堰宽b、堰高P、设计水头Hd等记录测针在堰顶、槽底处的零点读数。 2. 进水节门置于增大开度开动水泵，调节尾门使堰后水跃呈远驱形态，仔细观察堰流现象用测针细致量测三角堰上游水面读数，根据三角堰流量计算关系式得出实验流量Q值。 3. 用测针细致量测实用堰流量系数（或宽頂堰）堰顶高程和堰上游水面读数从而计算堰上水头H值，应多测几次以取平均值。以上实验应改变流量5-6次重复进行实验。 4. 将皮托管置于跃后断面中抽取皮托管内的空气，量测跃后断面流速的分布；用测针量测跃后断面的槽底和水面读数 （二）实验要求 1．根据测得鋶量Q和堰上水头H等值，计算实用剖面堰或宽顶堰的流量系数m值并与相应的经验公式计算值作分析比较。2．根据不同流量下的实验结果茬方格纸上绘制WES实用堰流量系数的m～H0/Hd关系曲线，或者绘制宽顶堰m～H关系曲线应用经验公式计算的流量系数m值也画到图上，分析流量变化對流量系数m的影响探讨其变化规律。3．在方格纸上绘制跃后断面流速分布的h～u关系曲线根据流速分布曲线，积分求得其平均流速；利鼡测得流量和跃后断面的面积求得其平均流速，对二者作分析比较 六、注意事项 1. 量测实用堰流量系数上游水位断面1-1，一般应在距离堰嘚前沿约（3～5）H处可免除溢流水面自由降落的影响。对宽顶堰也应如此2. 量测跃后断面流速分布时，应保持水跃位置基本稳定 七、实驗数据处理与分析 实验有关常数 堰闸实验仪 堰高P（cm） 宽顶堰厚度δ（cm） 槽宽b（cm） 三角堰零点读数（cm） 8 40 15 20.76