非均匀流概念《水力学》六.doc

流动特点 由于水流重力在流动方向上的分力与阻力不平衡，所以断面流速和水深一般沿程变化，水面线为曲线，水力坡度J、水面坡度Jp和渠道底坡i一般互不相等。 流态及其判别 不同流态的现象： 根据恒定流连续方程和能量方程可推得静水中干扰微波波速得计算公式： 比较明渠流实际流速v和微波波速vw，可判别流态： 当时，微波可向上游传播，水流为缓流； 当时，微波只向下游传播，水流为急流； 当时，微波只向下游传播，水流为临界流。 通过无量纲数——弗汝德数Fr判别流态： 当时，缓流； 当时，急流； 当时，临界流； 从量纲分析知，弗汝德数Fr的力学意义是水流惯性力与重力的比值，重力作用占优势时为缓流，水深流缓；惯性作用占优势时，水浅流急。 断面单位能与明渠流态 断面单位能（断面比能）Es定义： 断面单位能Es沿程可能增大、减小或不变，这一点与断面单位重量水体的总机械能E（）不同。 比能曲线——当流量Q和渠道断面形状大小一定时，断面单位能仅仅是水深h的函数，曲线即比能曲线。 为进一步了解比能曲线的变化规律，将Es对h取导： 由此可见断面比能随水深的变化与断面流态的关系。 临界水深hc——流量、渠道断面形状和大小一定时，相应于断面比能最小的水深。 矩形断面临界水深 比较实际水深和临界水深判断断面流态： hhc；缓流 hhc；急流 h=hc；临界流 底坡与明渠均匀流流态 缓坡上的均匀流为缓流；陡坡上的均匀流为急流。 显然，临界底坡既要满足临界流方程又要满足均匀流基本方程，据此计算临界底坡值。