下载文档原格式
水力学网上辅导材料7：一、第6章 明渠恒定流动（2）6.9水跃和水跌（1）水流从缓流向急流过渡，水面经过临界水深h k ，形成水跌现象。
水跌经常发生在跌坎处、由缓坡向陡坡过渡及水流由水库进入陡坡渠道等地方。
水流从急流跨过临界水深h k 变成缓流，形成急剧翻滚的旋涡，这种水力突变现象称为水跃，常发生在闸、坝的下游和由陡坡向缓坡的过渡。
（2）水跃存在急剧翻滚的表面旋涡要消耗大量的能量，是水利工程中经常采用的一种消耗水流多余能量的方式。
（3）在棱柱体水平明渠中，水跃的基本方程式为（6—17） 即 J （h 1）=J （h 2） （6—18）J (h )称为水跃函数，水跃方程表明跃前断面的水跃函数值等于跃后断面的水跃函数值。
我们把满足水跃方程的跃前断面水深h 1和跃后断面水深h 2称为一对共轭水深，。
（4）水跃共轭水深的计算是这一部分的重点。
对于一般形状断面的明渠可以采用试算法和图解法。
矩形断面明渠的共轭水深计算依据下列公式（要求掌握并记住）。
（6—19） 或 （6—20）请注意：根据水跃函数曲线，跃前断面水深越小，，跃后断面的水深越大。
同时还要求能依据教材上提供的公式进行水跃能量损失和水跃长度的计算。
（5）水跌也是急变流，当水流从缓流向急流过渡时，水深是连续地逐渐减小的。
因此必定在某个位置水深正好等于临界水深h k ，通常这个位置在跌坎和从缓坡转向陡坡的变坡处略靠上游处，但距离很小。
为方便分析起见，我们就认为跌坎和变坡处的水深为临界水深h k ，也就是认为当发生水跌现象时，跌坎或变坡处的水深就是已知水深h k 。
在后面将要讨论的明渠恒定非均匀流水面曲线的分析中，我们把已知水深的断面称为控制断面。
水面线分析就是从已知水深的控制断面为起点，向上游或下游推进。
所以在进行水面曲线分析中，首先需要确定控制断面。
6.10棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析（1）棱柱体明渠渐变流水面曲线分析的基本方程是（6—21）（2）明渠水流中存在两条水深线：即正常水深线N —N 和临界水深线K —K ；明渠中存在5种底坡：即缓坡、陡坡、临界坡、平坡和逆坡。
文章编号:100225855(2005)0120007204作者简介:吴石(1971-),男,辽宁昌图人,讲师,在读博士研究生,从事船舶振动与噪声控制的研究。
阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究吴 石,张文平(哈尔滨工程大学动力及核能工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要 采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N 2S 方程组,对水管路系统中3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。
模拟结果表明,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。
同时实验表明,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声,涡声是阀门噪声的主要来源。
关键词 阀门;流场;数值计算;流噪声;涡声 中图分类号:TB 52 文献标识码:AInvestigated numerically on flow 2f ield of valves andexperimental study of valve 2noiseWU Shi ,ZHAN G Wen 2ping(College of Power and Nuclear Eng.,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China )Abstract :The 32D separate flow of three kinds of valves in the water piping is investigated numerical 2ly.The numerical method is to solve the RANS equations using a Finite Volume Method based on an unstructured and collocated grid.Turbulence is taken into account by the standard model.The simu 2lation results show that ,the fluid separately form two vortices in reverse direction at the back of but 2terfly valve and within 2and 2out of ball valve.The vortex at the gate valve emerges in the wall angle of board and piping with the opening angle decreasing of the butterfly valve ,gate valve and ball valve.At one time vortex gradually reduce at downstream of the valve.In the experiment ,the flow noise at valve downstream is bigger than that at the valve upstream ,the valve noise produced by vortex mo 2tion.K ey w ords :valve ;flow field ;numerical simulation ;flow noise ;vortex sound 1 概述无论是在流体机械中,还是在流体传动与控制系统中,都会用到各种各样的阀门,这些阀门装置的主要作用是对流体的流量、压力和流动方向进行调节和控制,以满足工作系统的要求。
平板闸门垂直收缩系数表1. 引言平板闸门是一种常见的水利建筑结构，用于调节水流、防洪和提供航运通道。
垂直收缩系数是描述平板闸门在垂直方向上的收缩程度的重要参数。
本文将从人类视角出发，以一种生动的方式描述平板闸门垂直收缩系数的相关内容。
2. 什么是垂直收缩系数平板闸门的垂直收缩系数是指在不同水位下，闸门有效宽度的变化比例。
通俗地说，就是在水位上升或下降时，闸门的收缩程度有多大。
这一参数对于设计和操作闸门非常重要，它决定了水流的控制效果和防洪能力。
3. 影响垂直收缩系数的因素垂直收缩系数受多种因素影响，包括闸门材料的弹性模量、闸门的几何形状、水流速度以及闸门的开启程度等。
不同材料和几何形状的闸门在不同水位下的垂直收缩系数会有所差异。
4. 垂直收缩系数的测量方法测量垂直收缩系数的常用方法是在实际运行中记录不同水位下闸门的有效宽度，并计算出收缩系数。
这个过程需要仔细的测量和数据分析，以确保结果的准确性和可靠性。
5. 垂直收缩系数的应用垂直收缩系数是设计和运行平板闸门的重要依据。
通过合理地选择闸门材料和几何形状，可以控制闸门在不同水位下的收缩程度，从而实现良好的水流控制效果和防洪能力。
6. 举例说明以一座位于某江河交汇处的平板闸门为例，该闸门采用高强度钢材制作，几何形状为矩形。
经过实测和数据分析，得出不同水位下闸门的有效宽度，计算出垂直收缩系数。
这些数据将用于设计和操作该闸门，确保其在不同水位下的水流控制效果和防洪能力。
7. 结论平板闸门的垂直收缩系数是一个重要的参数，它决定了闸门在不同水位下的收缩程度。
通过合理地选择材料和几何形状，可以控制闸门的垂直收缩系数，从而实现良好的水流控制效果和防洪能力。
在设计和操作平板闸门时，需要充分考虑垂直收缩系数的影响，以确保闸门的安全可靠性和使用效果。
通过以上的描述，读者可以更好地理解和感受到平板闸门垂直收缩系数的重要性和应用价值。
同时，文章遵循了题目要求，以人类视角进行叙述，增加了文章的情感和可读性，使读者仿佛身临其境，与真人讲述者进行交流。
红花水电站泄水闸平面工作闸门设计（中水珠江设计公司，广东广州）摘要：红花泄水闸工作门属于超大型平板闸门，控泄调度频繁，本文针对闸门及门槽设计方案的选定、闸门结构设计和模型试验等进行了介绍，并对其中所运用的新技术、新材料和新思路进行了论述，为类似工程设计提供参考。
关键词：平面闸门，门槽型式，荷载分配，模型试验1 概述红花水电站位于广西壮族自治区柳江县境内，是珠江流域西江水系柳江综合利用规划确定的柳江干流最下游一个梯级。
电站总体布置由右岸厂房、左岸船闸、中间泄水闸及两岸门库段、土坝等组成。
泄水闸共18孔，主要起挡、泄水作用，最大泄洪流量达44800m3/s。
泄水闸工作闸门采用平面定轮钢闸门，孔口尺寸（宽×高-设计水头）为16m×18m-17.598m，18孔18扇，采用固定卷扬式启闭机操作，一门一机布置。
为了检修闸室、闸门及其埋件，工作闸门上、下游分别设置检修门。
2 泄水闸工作闸门及门槽型式选择红花水电站泄水闸经水工模型试验确定采用开敞式改进机翼堰形式，泄水闸上游校核洪水位（P=0.1%）为91.52m，校核洪水流量为42000m3/s，上游设计洪水位（P=1%）为86.43m，设计洪水流量为32700m3/s，正常蓄水位为77.5m，下游校核洪水位为90.95m，下游设计洪水位为86.05m，下游最低水位为59.79m，堰顶高程60.0m，坝顶高程94.65m。
泄水闸工作闸门设计水头乘孔口尺寸达5068m3，属于超大型闸门，在国内已建同类型工程中，规模位列前茅。
泄水闸运行方式包括18孔全开，18孔均匀开启，8孔均匀开启，5孔均匀开启和4孔均匀开启等方式。
水库流量调度比较复杂，泄水闸工作闸门局部开启控泄频繁，按常规首选门型为弧门，以改善泄流时的水流流态。
根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74-95）5.1.7款规定：露顶式弧形闸门面板曲率半径与闸门高度的比值可取为1.0~1.5；弧门支铰宜布置在过流时支铰不受水流及漂浮物冲击的高程上；水闸的露顶式弧形闸门，支铰位置可布置在闸门底槛以上2/3H~H处。
平面阀门在淹没状态下底缘上托力的计算方法
刘平昌;赖志堂
【期刊名称】《重庆交通大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1994(000)003
【摘要】以往平面阀门在淹没出流下底缘上托力系靠模型试验获得．本文着重叙述了底缘上托力的计算方法．当阀门底缘斜面迎向上游时，假定底缘水流不分离情况下，利用势流理论分析并提出底缘动水压力系数Ｋ的计算公式：底缘上托力Ｐｔ＝ｒ．Ａ（ＫＨ＋ｈ０），计算值与试验成果比较，基本一致．计算方法可供今后采用类似阀门底缘形式的平面阀门设计及启闭力计算参考．
【总页数】5页(P103-107)
【作者】刘平昌;赖志堂
【作者单位】[1]重庆西南水科所;[2]宜宾地区水电设计院
【正文语种】中文
【中图分类】U641.332
【相关文献】
1.离岸透空式结构波浪上托力计算方法的探讨 [J], 施斌
2.平板闸门底缘上托力的数值计算 [J], 何小新
3.高水头船闸平面阀门底缘空穴流的试验研究 [J], 张桂秀
4.透空式水平板波浪上托力计算方法 [J], 周益人;陈国平;王登婷
5.阀门非关键状态影响的当量故障率计算方法研究 [J], 俞树荣;罗炜晔;薛睿渊;张希恒;尹思敏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
宽顶堰上闸孔出流的水力计算[日期：06/21/2006 20:09:00] 来源：作者：[字体：大中小]在水利工程中，闸门的类型主要有弧形闸门和平板闸门两种。
闸门的底坎型式主要有平顶堰型和曲线实用堰型两种。
根据闸前水头、闸孔开度e和下游水深等的不同，闸孔出流有不同的水流流态。
设收缩断面的跃后共轭水深为，为下游水深。
当<，在收缩断面后先形成一段壅水曲线，然后再在下游发生水跃，称为远驱式水跃；当＝, 水跃发生在收缩断面处，称为临界式水跃。
在这两种情况下，下游水位均不影响闸孔泄流量，称为闸孔自由出流。
而当>，水跃发生在收缩断面上游，且淹没了收缩断面，发生淹没水跃。
此时的下游水位影响了闸孔泄流量，称为闸孔淹没出流。
一、平顶堰上的闸孔自由出流（一）平板闸门下的自由出流水流通过闸孔后，因受惯性影响而发生垂向收缩，在距离闸门（0.5～1）处出现水深最小的收缩断面，其流线近似平行，可看作渐变流断面，此时，称为垂直收缩系数。
对断面1-1与C-C写能量方程＋０＋式中为水流从断面1-1至断面C-C的局部水头损失。
经整理得故式中:＝称为闸孔的流速系数。
设闸孔宽度为，则收缩断面面积，通过闸孔的流量=（8-6）式中:称为闸孔流量系数，它与过闸水流的收缩程度，收缩断面的流速分布和闸孔水头损失等因素有关。
底部为锐缘的平面闸门值可根据表查得。
平板闸门的流速系数与闸坎形式、闸门底缘形状和闸门的相对开度等因素有关，目前尚无准确的计算方法，一般计算可由表查得。
在实际工程中，为了实测流量系数，就需要先测和，然后再算出值。
但在实测收缩水深值时比较困难，而且还不容易测准确，为便于应用，可将上式改写为=（8-7）其中闸孔流量系数，其大小可按下列的经验公式计算=0.60-0.18（8-8）应用范围0.1<<0.65例8-3 某泄洪闸，闸门采用矩形平板门，当闸孔开度e=2m时，闸前水头=8.0m。
已知闸孔宽=10m，流速系数取0.97，下游水深较小，为自由出流，求过闸流量。
水力学辅导材料8：一、第7章过流建筑物的水力计算【教学基本要求】1、了解堰流、闸孔出流的流动特点和区别，掌握堰流和闸孔出流互相转化的条件。
2、掌握堰流的分类和计算公式，掌握实用堰、宽顶堰的水力计算方法，会进行流量系数、侧收缩系数、淹没条件和淹没系数的确定方法，重点掌握宽顶堰流的水力计算。
3、了解桥、涵过流的水力特征和水力计算方法。
4、掌握闸孔出流的计算公式和水力计算方法，能正确确定闸孔出流的流量系数和淹没系数。
5、了解泄水建筑物下游的水流特点和衔接消能方式，掌握底流消能的水力设计方法，会进行消力池尺寸的计算。
【内容提要和学习指导】这一章的主要任务是学习堰、闸和桥涵的过流特性和水力计算以及水跃消能的水力设计。
学习本章我们要了解堰流和闸孔出流的特点和互相转化的分界条件，以便正确选择对应的公式进行设计计算。
本章有众多的经验公式和经验系数，我们要了解公式中各种系数的物理意义和影响因素，众多的经验公式不必强记，但要会利用公式或图表来确定计算中所需的流量系数、淹没系数、侧收缩系数的数值。
7.1 堰流、闸孔出流的特点和区别（1）堰流和闸孔出流的特点：堰流和闸孔出流都属于急变流，都是壅高水位以后，靠重力作用形成的水流运动，其能量损失以局部水头损失为主。
堰和闸都是属于控制建筑物，用于控制水位和流量。
（2）堰流和闸孔出流的区别：堰流的上部不受闸门控制，水流自由表面是连续光滑的；而闸孔出流正好相反，由于受到闸门的控制，自由表面被闸门截断。
堰流和闸孔出流的这种差异导致它们的水流特征、过水能力和规律都不相同。
（3）堰流与闸孔出流是密切相关的，当闸门开度e大于一定值，闸门底缘对水流没有约束时，闸孔出流转化为堰流。
其判别标准是：闸底坎为平顶宽顶堰时：e/H≤0.65为闸孔出流，e/H＞0.65为堰流；闸底坎为曲线型宽顶堰：e/H≤0.75为闸孔出流，e/H＞0.75为堰流。
7.2 堰流的分类根据堰顶的宽度δ与堰顶水头H 的比值可以将堰分为三类：当δ/H ＜0.67为薄壁堰，薄壁堰具有稳定的水位流量关系，常用于流量的量测；当0.67＜δ/H ＜2.5为实用堰，用于水利枢纽的挡水和泄水建筑物；当2.5＜δ/H ＜10为宽顶堰，在渠系中广有泛应用。
平板闸门垂直收缩系数表一、前言平板闸门是一种常见的水利工程设备，用于控制水流的通断。
为了确保平板闸门的正常运行，需要对其垂直收缩系数进行评估和分析。
本文将以人类的视角，通过描述和叙述的方式，详细介绍平板闸门垂直收缩系数表的相关内容。
二、平板闸门垂直收缩系数的定义平板闸门垂直收缩系数是指平板闸门在水流作用下，沿垂直方向收缩的程度。
该系数可以用来评估平板闸门的稳定性和可靠性。
三、平板闸门垂直收缩系数的影响因素1. 材料特性：平板闸门的材料选择对垂直收缩系数有重要影响。
不同材料的强度、刚度和膨胀系数等特性不同，会导致垂直收缩系数的差异。
2. 水流速度：水流速度对平板闸门的垂直收缩系数有直接影响。
当水流速度增大时，水流对平板闸门的冲击力也会增大，导致垂直收缩系数增加。
3. 平板闸门的尺寸和形状：平板闸门的尺寸和形状对垂直收缩系数也有一定的影响。
不同尺寸和形状的平板闸门在水流作用下，受力情况和垂直收缩程度也会有所不同。
四、平板闸门垂直收缩系数表的编制平板闸门垂直收缩系数表是根据实际工程经验和试验数据编制而成的。
表中列出了不同材料、水流速度、平板闸门尺寸和形状等条件下的垂直收缩系数数值。
通过查表可以方便地获取所需的垂直收缩系数。
五、平板闸门垂直收缩系数的应用平板闸门垂直收缩系数的应用主要包括以下几个方面：1. 工程设计：在平板闸门的设计过程中，可以根据垂直收缩系数来评估其稳定性和可靠性，从而确定合适的尺寸和形状。
2. 施工和安装：在平板闸门的施工和安装过程中，可以根据垂直收缩系数来进行施工计划的制定和操作指导，确保平板闸门的安装质量。
3. 运行和维护：在平板闸门的运行和维护过程中，可以根据垂直收缩系数来评估其受力情况和变形程度，及时进行维护和修复。
六、结论平板闸门垂直收缩系数表是评估平板闸门稳定性和可靠性的重要工具。
通过编制和应用垂直收缩系数表，可以提高平板闸门的设计、施工、运行和维护水平，确保其正常运行和长久使用。
深部矿山高承压应急防水闸门设计计算与数值模拟研究——以滇东北毛坪铅锌矿为例袁世冲;李强;杭远;孙帮涛;李东立【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2024(32)2【摘要】应急防水闸门及其配套工程在水害发生时,能够在短时间内有效控制水害的影响范围和程度,保障机械设备和人员安全。
随着矿山开采深度的逐年增加,应急防水闸门及闸门硐室所需要承受的水压也在不断增加,地质条件更加复杂,施工环境也更加恶劣。
本文以滇东北大水矿山毛坪铅锌矿为例,在系统评价其310 m中段局部注浆改造前后突水风险的基础上,分析了深部高承压应急防水闸门设计和建造过程中的多项关键技术问题,主要包括防水闸门设计承压值计算、硐室选址、结构类型、关键结构参数、开挖围岩扰动、围岩与结构的水压响应、闸门选型与远程控制系统等。
设计计算结果表明,毛坪铅锌矿310 m中段应采用倒截锥形硐室结构,对开型防水闸门,设计承压6.4 MPa。
数值模拟结果表明,防水闸门硐室开挖及浇筑后,竖直和水平方向的压应力和拉应力均增大,围岩塑性破坏的范围约为0.38 m,第1个倒截锥形塞的迎水侧承担了超过80%的总水压。
最后,探讨了深部高承压应急防水闸门系统的发展趋势,包括防水闸门及硐室结构长期服役的稳定性监测与评价、深部复杂地质条件下的设计与建造技术、配套智能化的水害信息辨识与预警平台等。
研究结果可以为深部矿山设计和建造应急防水闸门系统提供参考和借鉴。
【总页数】13页(P632-644)【作者】袁世冲;李强;杭远;孙帮涛;李东立【作者单位】中国矿业大学;彝良驰宏矿业有限公司【正文语种】中文【中图分类】TD802【相关文献】1.滇东北矿集区昭通毛坪铅锌矿床深部找矿新进展2.论热液矿床深部大比例尺\"四步式\"找矿方法\r——以川滇黔接壤区毛坪富锗铅锌矿为例3.滇东北毛坪铅锌矿床矿体空间结构及深部矿体预测4.金属矿山深部开采突水致灾危险源辨识与危险性评价——以滇东北毛坪铅锌矿为例5.滇东北毛坪富锗铅锌矿床构造控矿作用及深部找矿方向因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水利工程水力特性数值模拟研究随着社会经济的发展，水利工程的建设和发展也越来越重要。
水力特性是水利工程中非常重要的一部分，是评估水利工程运行情况和进行工程设计的关键因素。
水力特性指的是在一定条件下，流体在受力作用下满足质量守恒和动量守恒，流体运动状态的描述。
水力特性包括水流速度、水压力、水流速度的分布、水位分布以及河床形态等等要素。
对于水力特性的分析和研究，可以使用数值模拟方法。
数值模拟是通过数学公式和计算机模型来模拟物理系统运行的过程，以得出各种结果。
下面我们来具体介绍一下水利工程中水力特性数值模拟的研究。
一、数值模拟方法在水力特性研究中的应用1. 二维数值模拟法二维数值模拟法主要针对平面问题，能够模拟复杂的水流运动情况，例如研究两岸之间的水流速度分布，以及数值化处理液体的流动动力学问题。
这种方法能够识别和分析区域的水流，预测水流的压力，以及考虑各种因素对水力特性的影响。
2. 三维数值模拟法三维数值模拟法能够针对空间问题进行模拟，能够更加细致地记录水流的运动轨迹，它可以分析复杂的三维水流动态，还可以考虑到水流的压力，同时还能够对水流中的杂质、氧气及其它物质进行分析和预测。
通过数值模拟方法，可以预测出水力特性中的各种问题，比如水流速度在不同情况下的变化，水压力的分布，以及水流在各个地方的流动情况等。
二、数值模拟研究在水利工程中的应用1. 水力特性的预测和分析通过对水力特性进行数值模拟，可以在建设水利工程时预测水流的流动情况、水位变化，计算水流的速度、方向和水量。
同时，还可以获取水力特性的更多信息，如水流密度、流态转换、水力破坏等。
2. 解决问题和优化设计数值模拟还可以解决实际工程中的问题，并且可以帮助优化设计。
通过模拟和比对实验，可以修复具体的破坏情况，包括河道水深、河床状况等各方面问题。
此外，数值模拟还可以为工程优化提供方案，根据预测故障和流量变化，来调整水电站的工作状态。
三、数值模拟方法的发展趋势1. 多项式规划技术的应用采用多项式规划技术可以对各种条件下的水力特性进行计算，开发和利用这种高级数学工具对于研究水利工程的水力特性具有重要意义。
