明渠彎道水流的水力特性研究.pdf

1、水在流動的時候，受邊界條件的影響很大。邊界條件的些微變化，就可能引起水流形態(tài)的巨大變化。明渠彎道水流是工程實際中經(jīng)常碰到的一種水流形式。 按照彎道在空間中的分布型式，可將明渠彎道分為平面、垂向和復合型彎道。本文從微元水體的動力學方程出發(fā)，在總結(jié)前人成果的基礎上，對三種彎道形式下的水流進行了研究。 存在轉(zhuǎn)彎，就必然存在向心力。平面彎道中，由于沒有在水平方向上能夠提供向心力的施力物體，故在水平轉(zhuǎn)彎時，水流只能以形成水面超高的

2、形式來形成水平方向的壓力差，從而提供轉(zhuǎn)彎時所需的向心力。這個超高的具體計算公式前人已經(jīng)做了推導，本文給出了另一種較為簡潔的推導方法。 垂向彎道的向心力由水的自重和底板壓力的合力來提供。在凸面上，底面壓力變小，向心力與水的自重方向一致；在凹面上，底面壓力變大，向心力與水的自重方向相反。這個相對于不轉(zhuǎn)彎的直線底板增大或者減小的部分，在本文中被命名為“轉(zhuǎn)彎附加壓力”。本文從微元水體在彎道中的動力學方程出發(fā)，給出了這個附加壓力的表達式，

3、并將附加壓力全水深平均后代入能量方程，引入水流垂線流速的冪指率，聯(lián)立連續(xù)方程，給出了水深沿程變化的控制方程，即適合于急變流的能量方程。利用Visual Basic程序語言編程計算，得到了與試驗值相符良好的計算結(jié)果。該程序能夠適應不同的計算模型，只要在邊初值輸入窗口輸入具體問題的值，就可以得到需要的解答。 根據(jù)矢量合成定理，將復合型彎道分為水平的和垂向的彎道來考慮。本文著重研究了復合型彎道的具體工程實例：扭曲挑坎。從垂向彎道的水面