(参考)水力学计算说明书
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水力计算说明书一.风管水力计算风管压力损失计算的根本任务是解决如下两个问题:设计计算和校核计算。
确定好设备布置、风量、管道走向等之后,应经济合理地确定风管的断面尺寸,以保证实际风量符合设计要求;计算系统总阻力,以确定风机的型号及相应的电机;计算风机及相应电机是否满足要求。
本设计中,风管压力损失计算根据《实用供热空调设计手册》风管计算方法来确定。
水力计算的方法及步骤如下:(1)计算步骤:①绘制空调系统轴测图,并对各段风管进行编号,标注。
②设定风管内的合理流速。
③根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸,计算沿程阻力和局部阻力。
④与最不利环路并联的管路的阻力平衡计算。
为了保证各送风点达到预期的风量,必须进行阻力平衡计算。
一般的空调系统要求并联管路之间的不平衡率应不超过15%。
若超出上述规定,则应采用下面几种方法使其阻力平衡。
①在风量不变的情况下,调整支管管径;②在支管断面尺寸不变情况下,适当调整支管风量; ③在风量不变的情况下,在支管加平衡阀。
(2)系统总阻力的计算计算风管的压力损失:通过对风管的沿程压力损失和局部压力损失的计算,最终确定风管的尺寸。
①矩形风管截面积:3600×=V LS其中:L 为风管的流量,单位:m³/hV 为风管假定的流速,单位:m/s ,本设计中取V=9m/s ②沿程压力损失:L R P m m =Δ其中:R m 为单位长度的比摩阻, Pa/mL为管长,m③局部压力损失:2ρξp 2m v =其中:ξ为局部阻力系数;ρ为空气的密度,kg/m 3ν与ξ对应的风道断面平均速度,m/s 。
④风管的压力损失s j m P P P P ΔΔΔΔ++=其中,s P Δ为风系统设备阻力,Pa 。
(2)计算最不利环路的压力损失 计算结果如下:各机组出口送风管管径汇总水力计算结果二.水管水力计算空调水系统水管管径由下式确定:式中 0m ——管道中水流量,s m 3; v ——管道中水流速,s m 。
水力计算书水力学是研究流体在渠道中的运动规律以及与渠道结构之间的相互作用的学科。
水力计算是水力学的一个重要分支,它涉及到液体在各种条件下的动力学性能研究和计算分析。
水力计算通过建立数学模型和运用物理规律,用数值方法对液体在渠道中的运动进行计算,可以评估管道或渠道的流量、速度、压力等参数。
在工程设计和实际工作中,水力计算被广泛用于水利、环境、能源等领域。
水力计算的理论基础主要有以下几个方面。
首先是流体动力学的基本理论,包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
质量守恒定律是指流体入口和出口的质量流量之差等于渠道内物质的质量增加量;动量守恒定律是指流体在渠道中动量的增加等于外力对流体施加的总力;能量守恒定律是指在无摩擦和无耗能条件下,流体在渠道中流动时能量的总损失与外界对流体做功的总量相等。
其次是流体力学中的雷诺数和伯努利定理。
雷诺数描述流体运动的稳定性与湍流性质,是水力计算中判断流体流动状态的重要依据;伯努利定理是指当流体在流动过程中速度增加时,压力会降低,而当速度减小时,压力会增加,这个定理在水力计算中有着广泛的应用。
此外,还有流体运动的理论模型和计算方法,包括连续方程、雷诺平均模型、湍流模型、差分格式等。
通过建立流体运动的数学模型和施加边界条件,可以采用离散方法对流体的速度、压力等参数进行数值计算。
在水力计算中,还需根据具体的工程问题,考虑渠道的几何形状、摩擦阻力、局部阻力等因素。
其中,渠道的几何形状与其横截面积、湿周、湿表面积等因素有关,对流量、速度的计算具有重要影响;摩擦阻力是指流体在渠道内沿表面移动时,与渠道壁面之间因摩擦而形成的阻力;局部阻力是指渠道中的转弯、变宽、突缩、堰坝等结构对流体运动产生的阻力。
最后,水力计算还需要结合实际工程情况进行实验验证和模型修正。
通过设计实验、采集数据,并与理论计算结果进行对比,可以验证模型的准确性,并对其进行修正和优化。
综上所述,水力计算是建立在流体力学基本理论基础上的学科,它通过建立数学模型,运用物理规律,通过数值计算和实验验证,对液体在渠道中的运动进行评估和分析。
水力计算手册(第二版)作者:水力工程专家组摘要:水力计算是水利工程设计中的核心内容之一。
本手册主要针对水力计算进行详细阐述,旨在提供给水利工程设计人员、研究者和相关行业人员作为参考和指导。
本手册包含了水力学基础知识、计算方法、常用公式等内容,同时也介绍了一些实例案例,以帮助读者更好地理解和应用水力计算。
1. 引言水力计算是水利工程设计过程中的关键步骤之一,在水利工程的选择、设计、施工和运维过程中都起着非常重要的作用。
水力计算的目标是通过计算和分析水流的各种参数,以确定水体的流量、水位、速度等特征,并确定相关的水利工程要求,如水闸、泵站和堤坝等建筑的尺寸和构造。
本手册旨在向读者提供一份详实且易于理解的水力计算指南,以帮助读者在水力计算领域取得良好的成果。
2. 水力学基础本章介绍了水力学的基本概念和原理,包括水静力学和水动力学。
水静力学部分主要包括水压力、水压力计算公式、水压计算方法等内容。
水动力学部分主要涵盖流体力学基础知识,如流速、流量、雷诺数等。
本章内容将为读者理解后续章节的水力计算方法奠定基础。
3. 水力计算方法本章详细介绍了水力计算的方法和技巧,主要包括以下几个方面:3.1 流量计算流量计算是水力计算的基础之一,本节将介绍流量计算的常用方法和公式,如曼宁公式、切比雪夫公式等。
同时还将介绍一些特殊情况下的流量计算方法,如流量计算中的边界条件和流体特性等。
3.2 水位计算水位计算主要用于确定水体的水位高度,本节将详细介绍水位计算的方法和公式,如斯托克斯公式和伯努利定理等。
同时还将介绍一些实际案例,以帮助读者更好地理解和应用水位计算。
3.3 速度计算速度计算是水力计算中另一个重要的参数,本节将介绍速度计算的方法和公式,如雷诺数的计算、速度分布的计算等。
同时还将介绍一些实例,以帮助读者更好地理解和应用速度计算。
3.4 功率计算功率计算主要用于确定水泵或发电机的功率需求,本节将介绍功率计算的常用方法和公式,如功率的定义、功率的计算公式等。
《计算水力学》教学大纲一、课程编号:0102103二、课程名称:计算水力学 (Computational hydraulics)三、学分、学时:2学分; 32学时四、教学对象:水文与水资源工程专业本科生五、开课单位:水资源环境学院六、先修课程:水力学、计算方法和计算机编程语言七、课程性质、作用、教学目标(含知识、能力、素质的要求)本课程为专业基础课,主要介绍河道、河网水流模拟计算的基础理论和基本方法,为平原河道汇流计算提供基本原理和数值实现,使学生能够掌握河道水流的运动规律、偏微分方程差分解法的基本原理以及在河道水流模拟中的应用。
八、教学内容基本要求第一章绪论第一节洪水波的分类及其特性:运动波、惯性波、扩散波、动力波第二节常用简化方法简介:水库调洪演算、马斯京干法第二章明渠一维非恒定流的基本方程第一节方程推导的基本条件:基本条件、基本定律第二节基本方程之推导:连续方程的推导、动量方程的推导第三节其它形式方程及讨论:方程的其它形式、具有漫洪滩地河道问题的处理第四节定解条件及定解问题第三章有限差分的基本理论第一节基本概念第二节偏导数的差商近似:差分、差商的基本概念、偏导数的差商近似及其构造第三节差分方程第四节截断误差和相容性第五节收敛性第六节稳定性第七节Lax等价定理第八节差分方程数值效应:“逆风”效应、数值耗散和弥散、混淆误差第四章河道水流计算第一节蛙跳格式第二节Lax Wendroff格式第三节Abbott隐式格式第四节Preissmann隐式格式第五节内边界的处理第五章河网水流计算第一节河网的基本概念第二节树状河网水流计算:树状河网计算方法、树状河网编程技巧第三节环状河网水流计算:外河道计算、内河道计算、节点水位方程、求解步骤第四节最优编码解法:最优编码解法、编程技巧第五节矩阵标识法:矩阵标识法、编程技巧九、实践性环节的内容、要求本课程的实践性强,需要配套上机实习16学时,通过上机实习,完成一个河道水流模拟计算的实例,以达到理论联系实际,学以致用的目的。
第五章 有压管道中的恒定流5.2已知:预制混凝土引水管 查表(P118)n=0.01~0.013 D=1m,l=40m, ξ =0.4 D 上 =70m,D 下 =60.5m ,D 管底=62.0m 求Q 解:自由出流流量公式Q=μc A Hog2 n 取0.013作用水头H o =70-62.5=7.5m (管道形心点与上有水面的距离) A=π4D 2= π4㎡ μc =ξλ∑++dl 11 假设在阻力平方区 λ=cg28C=n R61=013.01×)41(61=61.05(m 21/s) 故 λ=cg28=0.021 μc = ξλ∑++dl 11=0.668Q=0.668× π4×5.7.2g =6.36(m 3/s) V=AQ =436.6π=8.10m/s>1.2m/s 原假设成立 5.4已知Z s =4.5m,l=20m,d=150mm,l 1=12m,d 1=150mm,λ=0.03 ξ自网=2.0,ξ水泵阀=9.0 ,ξ90=0.3,若h v ≤6m,求:(1)Q 泵(2)Z(1)解:水泵安装高度为: Z s ≤h v -(α+γdl 11+ξ∑)gv 22故v 2max=(h v -Z s )2g/(α+dl11 +ξ∑)=(6-4.5)×19.6/(1+0.03×15.012+9.0+0.3) =2.15 故v max =1.52(m/s) Q max =v max .A=1.52×421d π=0.0269(m 3/s)(2)对于自流管:Q=μc A gz 2 作用水头Z=Q 2/μ2c A 22g其中A=42d π=0.018μc =ξλ∑+dl1=1215.02003.01+++=0.378故Z=6.19018.0378.00269.0222⨯⨯=0.83(m)5.6已知:d=0.4m,H=4m,Z=1.8m,l 1=8m,l 2=4m,l 3=12m 求(1)Q (2)p min 的断面位置及hvmax解:(1)淹没出流:Q=μc A gz 2 μc =ξλ∑+dl1(n 的取值及ξ的取值都要明确)取n 为0.013,c=n1R61=013.01×)44.0(61=52.41(m 21/s)λ=cg28=0.029故μc =.13.025.24.01248029.01+⨯++++⨯=0.414A=42d π=4π×4.02=0.1256(㎡)故Q=0.414×0.1256×42⨯g =0.460(m 3/s)(2)最小压强发生在第二转折处(距出口最远且管道最高) n=0.012 对上游1-1,2-2,列能量方程,0-0为上游水面0+γp a+0=(Z -2d )+γP 2+g v 222∂+(λd l +ζ∑)g v 222V 2=AQ=1256.0473.0=3.766(m/s) h v =γP Pa2-=Z -2d +(ζλ∑++dl1)+gv 222=(1.8-0.2)+(1+0.024×dl l 21++ζ网+ζ弯)×6.19766.32=4.871(m) 5.9解:如P145例5 法1:取C h =130 采用哈森-威廉森S=d871.491013.1⨯×Ch852.11=d871.472.137421S 1=1.38×1010-(d 1=1200mm) S 2=3.35×1010-(d 2=1000mm) S 3=9.93×1010-(d 3=800mm)假设J 节点压力水头为h=25(m)(5m<h<30m) 设A,B,C 的水位分别为D A =30m,D B =15m,D C =0 利用h f =QSl 852.1 h f1=30-25=5m=S 1Q 852.11l 1=1.38×1010-×750Q 852.11Q1=3.92(m 3/s)5.12并联:f 1=h f 2=h f 3即k l Q 21121=k l Q 22222=k l Q 23323l 1=l 2=l3所以Q 2=Q k 12/k 1Q3=Q k 13/k 1k=R AC 故k 1=421d π×λg8×)4(121dk 2=422d π×λg8×)4(221dk 3=423d π×λg8×)4(321dλ相同故kk 12=)(1225d d =32k k 13=)(1325d d =243所以Q 2=32Q 1=0.17(m 3/s)Q3=243Q 1=0.47(m 3/s) 另法:利用达西公式h f =gd lv 22λV=42d π且h f1=h f2=h f3 得到d Q 5121=d Q 5222=dQ 5323 即1521Q =2522Q =3523Q 所以Q 2=32Q 1=0.17(m 3/s)Q3=243Q 1=0.47(m 3/s)。
(参考)⽔⼒学计算说明书⽔⼒学实训设计计算书指导⽼师:柴华前⾔⽔⼒学是⼀门重要的技术基础课,它以⽔为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作⽤,是⾼等学校许多理⼯科专业的必修课。
在⾃然界中,与流体运动关联的⼒学问题是很普遍的,所以⽔⼒学和流体⼒学在许多⼯程领域有着⼴泛的应⽤。
⽔利⼯程、⼟建⼯程、机械⼯程、环境⼯程、热能⼯程、化学⼯程、港⼝、船舶与海洋⼯程等专业都将⽔⼒学或流体⼒学作为必修课之⼀。
⽔⼒学课程的理论性强,同时⼜有明确的⼯程应⽤背景。
它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
课程教学的主要任务是使学⽣掌握⽔⼒学的基本概念、基本理论和解决⽔⼒学问题的基本⽅法,具备⼀定的实验技能,为后续课程的学习打好基础,培养分析和解决⼯程实际中有关⽔⼒学问题的能⼒。
⽔是与我们关系最密切的物质,⼈类的繁衍⽣息、社会的进化发展都是与⽔“唇齿相依、休戚相关”的。
综观所有⼈类⽂明,⼏乎都是伴着河、海⽽⽣的通过学习和实训,应⽤⽔⼒学知识,为以后的⽣活做下完美的铺垫。
任务⼆:分析溢洪道⽔平段和陡坡段的⽔⾯曲线形式,考虑⾼速⽔流掺⽓所增加的⽔深,算出陡坡段边墙⾼。
边墙⾼按设计洪⽔流量校核;绘制陡坡纵剖⾯上的⽔⾯线。
任务三:绘制正常⽔位到汛前限制⽔位~相对开度~下泄流量的关系曲线;绘制汛前限制⽔位以上的⽔库⽔位~下泄流量的关系曲线。
任务四:溢洪道消⼒池深、池长计算:或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算任务⼆:分析溢洪道⽔平段和陡坡段的⽔⾯曲线形式,考虑⾼速⽔流掺⽓所增加的⽔深,算出陡坡段边墙⾼。
边墙⾼按设计洪⽔流量校核;绘制陡坡纵剖⾯上的⽔⾯线。
1.根据100年⼀遇洪⽔设计,已知驼峰堰上游⽔位25.20,堰顶⾼程18.70,堰底⾼程为17.45,计算下游收缩断⾯⽔深h C,P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5mP/H=1.25÷6.5=0.19<0.8 为⾃由出流m=0.32+0.171(P/H)^0.657=0.442设H=H,由资料可知溢洪道共两孔,每孔净宽10⽶,闸墩头为圆形,敦厚2⽶,边墩围半圆形,混凝⼟糙率为0.014.故查表可得:ζ0=0.45 ζk=0.7ε=1-0.2(ζk+(n-1)ζ0)×H0/nb=0.92 H=(q/(εm(2g)^0.5))^2/3=6.77mE0=P+H0=6.77+1.25=8.02m查表的:流速系数ψ=0.94根据公式E 0=h c +q 2/2g φ2hc 2,可求出h c =3.63m q=Q/B=633.8÷22=31.69m 3/s 则其共轭⽔深:h c ”= h c ((1+8q 2/g h c 3)1/2-1)=5.92m⽔跃发⽣位置Lj=6.9(h c ”- h c )=6.9×(5.92-3.29)=18.15m>5m,故不发⽣⽔跃。
D-4各种堰流水力学计算序作者 陈靖齐(水电部天津勘测设计院) 校核 潘东海(水电部天津勘测设计院)一、分类和判据(一) 薄壁堰,3 /H V 0.67 ; (二) 实用堰, 0.67 V3 /H V 2.5 ; (三) 宽顶堰, 2.5 V3 /H V 10。
式中:3—堰的厚度; H —堰上作用水头。
、薄壁堰(一) 流量公式:Q m 0b 2g H 3/2(二) 流量系数,用巴赞(Bazin )公式:三、宽顶堰(一)流量公式Q mB.2gH ;/2式中:H=H+V 2/2g (m , B —堰宽,其他:适用范围 H=0.1 — 0.6m , q=0.2 - -2.0m , H W 2P式中:H —堰上水头( m ,不包括2V 0/2g ; P —堰高(m )o 考虑侧收缩时,0.0027b 小2Hc 2b m 0 0.4050.03 1? 1 0.55?HB H PB式中: b —堰宽(m ); B —引水渠宽(m 。
m o(三)因为作为量测流量的薄壁堰不宜在淹没条件下工作,故本程序不包括薄壁堰的 淹没问题。
(0.405 0.0027/H) 1 0.55(」)2H P本程序已把他们存入数据库中,可供插值用。
(三)侧收缩系数1 0.2 k n 1 0 H 0 / nbkE o —闸墩形状系数,并受淹没(hs/H 0)影响已存入数据库中,可供插值用。
E-0-...hs/H 0形状< 0.750.80 0.85 0.90 0.95矩 形 0.80 0.86 0.92 0.98 1.00 尖角形 0.45 0.86 0.57 0.63 0.69 半圆形 0.45 0.51 0.57 0.63 0.69 尖圆形 0.25 0.32 0.39 0.46 0.53 流线型0 (四)流量系数m因前沿形式而异: 直坎:圆坎:八字形翼墙,ctg 0 =0, 0.5 , 1.0 , 2.0 ,圆角形翼墙 r/b=0 , 0.2 , 0.3 , 0.5 ,分别对 B/B °=0,0.1 , 0.2,…,1.0 之 m 值。
水力学综合计算说明书学校:广东水利电力职业技术学院系别:水利系班级:施工监理2班姓名:黄荣基学号:110317211指导老师:杨栗晶目录资料 (3)任务一 (4)1.水面曲线分析 (5)(1)水平段(i=0) (5)(2)第一陡坡段(i=0.258) (7)(3)第二陡坡段(i=0.281) (10)2.边墙高设计 (11)3.校核 (13)4.陡坡段纵剖面水面曲线图 (16)任务二 (18)1.绘制Z-e/H-Q关系曲线 (19)Z-e/H-Q关系计算 (19)2.绘制Z-Q关系曲线 (21)3.绘制堰流Z~Q关系曲线 (21)堰流Z~Q关系曲线图 (23)任务三 (25)溢洪道下游挑流式消能计算 (25)任务四 (28)输水涵管过流量计算 (29)输水涵管过流量计算表 (30)资料某水库是一宗以灌溉为主、结合防洪、发电的综合利用工程。
设带平板闸门的宽顶堰开敞式河岸溢洪道。
1.水库设计洪水标准工程等别为Ⅲ等,永久性主要建筑物为3级,永久性挡水建筑物、泄水和输水建筑物的洪水标准按50年洪水重现期设计,1000年洪水重现期校核。
相应设计洪水标准为:p= 2%设计洪水位为54.97米,泄量Q=251.40m3/s;p=0.1%校核洪水位为57.31米,泄量Q=313.60 m3/s。
1、正常水位为52.52m,泄量125.61 m3/s;汛前限制水位51.52米;输水涵管有关资料输水涵管主管长147米,直径1.50米;灌溉支管长80米,直径1.00米;发电支管长47米,直径0.80米。
涵管进口底高程34.50米,出口底高程34.50米;灌溉支管出口高程27.50米,下游尾水位30.40米。
(糙率n=0.012) 局部水头损失系数:⑴进口拦污闸ξ=0.693⑵进口ξ=0.50⑶弯管ξ=0.40⑷渐变段ξ=0.25⑸闸阀ξ=0.20⑹闸槽ξ=0.104.其他资料溢洪道下游河床高程为25.00米;水库水位~容积~泄量关系(见表1);溢洪道下泄流量~下游水位关系(见表2);起挑流量为Q=37.23m3/s;河道糙率n=0.033;下游河道岩石软弱破碎,冲刷坑系数k=1.6;水库下游无防洪任务。
塔的水力学计算手册(总19页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--塔的水力学计算手册1.目的与适用范围 (1)2.塔设备特性 (1)3.名词术语和定义 (1)4.浮阀/筛孔板式塔盘的设计 (1)5.填料塔的设计 (1)1.目的与适用范围为提高工艺工程师的设计质量,推广计算机应用而编写本手册。
本手册是针对气液传质塔设备中的普遍性问题而编写。
对于某些具体塔设备的数据(比如:某生产流程中针对某塔设备的板效率而采用的计算关联式,或者对于某吸收填料塔的传质单元高度或等板高度而采用的具体计算公式)则未予收入。
本设计手册以应用为主,主要是指导性的计算方法和步骤,并配合相应的计算程序,具体公式及理论推阐可参考有关文献。
2.塔设备特性作为气(汽)、液两相传质用的塔设备,首先必须能使气(汽)、液两相得到充分的接触,以得到较高的传质分离效率。
此外,塔设备还应具有以下一些特点:(1)当气(汽)、液处理量过大(超过设计值)时,仍不致于发生大量的雾沫挟带或液泛等影响正常操作的现象。
(2)当操作波动(设计值的50%~120%)较大时,仍能维持在较高的传质效率下稳定操作,并具有长期连续操作所必须具备的可靠性。
(3)塔压力降尽量小。
(4)结构简单、耗材少、制造和安装容易。
(5)耐腐蚀、不易堵塞。
(6)塔内的滞留液量要小。
3.名词术语和定义3.1 塔径(tower diameter),D T塔筒体内壁直径,见图3.1-(a)。
3.2 板间距(tray spacing),H T塔内相邻两层塔盘间的距离,见图3.1-(a)。
3.3 降液管(downcomer),DC各层塔盘之间专供液相流体通过的组件,单溢流型塔盘为侧降液管,双溢流型塔盘有侧降液管和中央降液管,三或多溢流型塔盘有侧降液管、偏侧降液管、偏中央降液管及中央降液管。
3.4 降液管顶部宽度(DC top width),Wd弓形降液管面积的弦高。
《水力计算手册》【实用版】目录1.《水力计算手册》简介2.《水力计算手册》的主要内容3.《水力计算手册》的应用领域4.《水力计算手册》的特点和优势5.《水力计算手册》的作者及其贡献正文《水力计算手册》是一本关于水力学的工具书,它为水力学领域的研究者和工程师提供了丰富的计算方法和实践经验。
水力学作为力学的一个分支,主要研究水流的规律和相关现象。
这本手册涵盖了水力学的各个方面,包括水流的基本原理、流体动力学、水力机械、水力传输、水力发电等。
《水力计算手册》的主要内容分为理论和实践两部分。
理论部分详细阐述了水力学的基本原理和公式,为读者提供了深入的理论知识。
实践部分则列举了大量实际工程案例,通过这些案例,读者可以更好地理解和应用理论知识。
此外,手册还提供了许多实用的计算表格和图表,方便读者进行快速计算和查阅。
《水力计算手册》的应用领域非常广泛,涵盖了水利工程、水电站工程、水力机械制造、水力传输系统、城市供水排水等众多领域。
在这些领域中,水力计算是设计和优化工程方案的重要环节,因此,《水力计算手册》成为了工程师和研究者必备的工具书。
《水力计算手册》的特点和优势在于其全面、系统和实用。
它不仅提供了丰富的理论知识,还提供了大量实际案例和计算工具,使得读者可以更好地理解和应用水力学知识。
另外,手册的内容不断更新和完善,以适应水力学领域的发展和变化。
《水力计算手册》的作者徐志平是我国著名的水力学专家,他长期从事水力学研究和教学工作,积累了丰富的实践经验和理论知识。
他的这本著作不仅为我国的水力学研究做出了重要贡献,也为广大工程师和研究者提供了宝贵的学习资源。
水力计算手册第一版《水力计算手册》第一版前言:水力计算是涉及到水力学基本原理和应用的一门学科,它在水利工程、环境工程和水产养殖等领域中有着广泛的应用。
本手册旨在提供一份系统而实用的水力计算参考指南,涵盖了水流力学、水力传动与控制、流体力学实验方法等方面的基本知识和计算公式。
本手册的编写旨在帮助工程师和科研人员快速准确地进行水力计算,提高工程设计效率和精确度。
目录:1. 水流力学基础1.1. 流体的物理性质1.2. 流体静压力1.3. 流体动力学基本方程1.4. 流体流动的能量方程1.5. 流体阻力与摩擦阻力1.6. 水流的重力流动1.7. 水流的非重力流动2. 水力传动与控制2.1. 水力传动的基本原理2.2. 水力泵与水力液力机械2.3. 水力传动系统的分析与优化2.4. 水力控制阀的设计与应用2.5. 水力传动系统的故障诊断与排除3. 流体力学实验方法3.1. 流体力学实验的基本原理3.2. 流体力学实验的设备与仪器3.3. 流体力学实验的数据处理与分析3.4. 流体力学实验的误差分析与校正4. 水力计算实例4.1. 水力计算模型的建立4.2. 水力计算实例的分析与计算4.3. 水力计算结果的验证与评估附录:常用的物理量单位换算表本手册的编写经过了认真的审校和校对,但难免还存在不足之处。
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我们将不断完善和更新本手册,以更好地满足用户的需求。
最后,衷心感谢所有对本手册编写和出版提供帮助和支持的人员和单位。
希望本手册能够为广大工程师和科研人员的工作带来便利,并推动水力计算领域的发展。
祝愿大家在水力计算的路上取得更大的成就!版权所有,翻版必究。
计算方法说明明渠均匀流求正常水深程序是针对棱柱体明渠(过水断面为对称梯形或矩形)恒定均匀流,已知河床底坡i ,河床糙率n,过水断面形状(b,m ),流量Q ,求解正常水深h 0。
明渠断面示意图按照谢才公式:Ri CA =Q谢才系数:611R n=C过水断面面积:h mh b A )(+= 湿周:212m h b ++=χ 水力半径:χ/A R =由此解得正常水深:)/()12()(04.0203.0220mh b m h b iQ n +++=h算法:采用迭代法求解非线性代数方程。
1. 正常水深的迭代方程为:)/()12()(04.0203.02201n n n mh b m h b iQ n h +++=+;2.假设。
进行迭代求解h ; m h 0.100=....321000h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<Q Q Q /|-计算|,ε为一个小值。
求临界水深程序是针对棱柱体明渠(过水断面为对称梯形或矩形)恒定均匀流,已知过水断面形状(b,m ),流量Q ,动能校正系数α,求解临界水深hc 。
明渠断面示意图临界水深公式:0132=−=c c s B gA Q dh dE α其中,――断面单位能量。
s E 由此可得:cc B A g Q 32=α过水断面面积:h mh b A )(+= 水面宽度:mh b B 2+=由此解得临界水深: 3132])/()2()/[(c c c mh b mh b g Q h ++×=算法:采用迭代法求解非线性代数方程。
1. 临界水深的迭代方程为:3132])/()2()/[(1n n n c c c mh b mh b g Q h ++×=+; 2.假设。
进行迭代求解h ;m h c 0.10=....321c c c h h ⇒⇒3.迭代结束的判断依据为ε<+n n n c c c h h h /|1-|并且ε<++11/|n n n c c c h h h -|,ε为一个小值。
《水力计算手册》水力计算手册第一章:引言1.1 背景介绍水力计算是水利工程领域中的重要内容,它是设计、建设和维护水利设施的基础。
水力计算手册是为了系统地介绍水力计算的基本原理、方法和应用而编写的。
本手册旨在帮助工程师和技术人员更好地理解和应用水力学知识,提高水力计算的准确性和可靠性。
1.2 基本概念本章将介绍水力计算手册中常用的基本概念,包括水力学、水流特性和水力计算的定义和分类。
第二章:水力学基础2.1 流体力学基础本节将介绍流体力学的基本概念和方程,包括流体静力学和流体动力学的基本原理和公式。
2.2 流体流动特性本节将介绍流体在不同条件下的流动特性,包括稳恒流动和非稳恒流动的特点和计算方法。
2.3 流量计算本节将介绍水力计算中常用的流量计算方法,包括流速计算、流量测量和河流横截面面积计算等。
第三章:水力计算方法3.1 水力元件计算方法本节将介绍水力计算中常用的水力元件计算方法,包括管道流动、水泵和水轮机的计算方法。
3.2 液压计算方法本节将介绍液压计算中的基本原理和方法,包括压力计算、流速计算和水力损失计算等。
3.3 水力模型计算方法本节将介绍水力模型计算中的基本原理和方法,包括模型试验的设计和数据处理等。
第四章:水力计算实例4.1 管道网络计算实例本节将给出管道网络计算的实例,包括水流速度计算、管道阻力计算和管道压力计算等。
4.2 水泵计算实例本节将给出水泵计算的实例,包括水泵性能曲线计算和水泵选型等。
4.3 水轮机计算实例本节将给出水轮机计算的实例,包括水轮机效率计算、水轮机功率计算和水轮机设计等。
第五章:水力计算应用5.1 水利工程设计本节将介绍水力计算在水利工程设计中的应用,包括渠道设计、堤坝设计和船闸设计等。
5.2 水资源管理本节将介绍水力计算在水资源管理中的应用,包括河流流量调控、水库调度和灌溉规划等。
5.3 水环境保护本节将介绍水力计算在水环境保护中的应用,包括水污染控制、水质保护和水生态修复等。
水力学实训设计计算书指导老师:柴华前言水力学是一门重要的技术基础课,它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用,是高等学校许多理工科专业的必修课。
在自然界中,与流体运动关联的力学问题是很普遍的,所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。
水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一。
水力学课程的理论性强,同时又有明确的工程应用背景。
它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法,具备一定的实验技能,为后续课程的学习打好基础,培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。
水是与我们关系最密切的物质,人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关”的。
综观所有人类文明,几乎都是伴着河、海而生的通过学习和实训,应用水力学知识,为以后的生活做下完美的铺垫。
任务二:分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式,考虑高速水流掺气所增加的水深,算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核;绘制陡坡纵剖面上的水面线。
任务三:绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线;绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。
任务四:溢洪道消力池深、池长计算:或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算任务二:分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式,考虑高速水流掺气所增加的水深,算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核;绘制陡坡纵剖面上的水面线。
1.根据100年一遇洪水设计,已知驼峰堰上游水位25.20,堰顶高程18.70,堰底高程为17.45,计算下游收缩断面水深h C,P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5mP/H=1.25÷6.5=0.19<0.8 为自由出流m=0.32+0.171(P/H)^0.657=0.442设H=H,由资料可知溢洪道共两孔,每孔净宽10米,闸墩头为圆形,敦厚2米,边墩围半圆形,混凝土糙率为0.014.故查表可得:ζ0=0.45 ζk=0.7ε=1-0.2(ζk+(n-1)ζ0)×H0/nb=0.92 H=(q/(εm(2g)^0.5))^2/3=6.77mE0=P+H0=6.77+1.25=8.02m查表的:流速系数ψ=0.94根据公式E 0=h c +q 2/2g φ2hc 2,可求出h c =3.63m q=Q/B=633.8÷22=31.69m 3/s 则其共轭水深:h c ”= h c ((1+8q 2/g h c 3)1/2-1)=5.92m水跃发生位置Lj=6.9(h c ”- h c )=6.9×(5.92-3.29)=18.15m>5m,故不发生水跃。
第二部分1650t渔政船静水力计算书一.静水力曲线的计算所需的数据1.主要参数:总长:77 m 设计水线长:71.4 m 垂线间长:68.88m型宽:10.92m 型深:5.46 m 设计吃水:4.2 m 型值表的半宽值(单位:米)站号底线500水线1000水线1500水线2000水线2500水线3000水线3500水线4000水线0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.6581 0.136 0.131 0.124 0.121 0.116 0.093 0.216 0.854 4.1152 0.175 0.239 0.307 0.392 0.515 0.707 1.15 3.066 4.523 0.227 0.405 0.588 0.809 1.11 1.541 2.48 4.144 4.8314 0.297 0.67 1.051 1.486 2.024 2.753 3.74 4.714 5.0825 0.38 1.077 1.768 2.454 3.173 3.895 4.565 5.027 5.2476 0.49 1.759 2.813 3.56 4.155 4.602 4.949 5.202 5.3387 0.561 2.629 3.68 4.303 4.739 5.01 5.205 5.324 5.3248 0.522 3.22 4.235 4.772 5.072 5.253 5.358 5.414 5.449 0.374 3.474 4.499 4.99 5.224 5.361 5.435 5.46 5.4610 0.14 3.393 4.504 5.007 5.252 5.372 5.432 5.46 5.46111 0 2.925 4.154 4.725 5.054 5.23 5.341 5.414 5.45312 0 2.281 3.575 4.246 4.63 4.884 5.062 5.19 5.27313 0 1.684 3 3.688 4.098 4.381 4.626 4.806 4.94214 0 1.212 2.386 3.064 3.483 3.829 4.08 4.288 4.48515 0 0.833 1.778 2.412 2.812 3.17 3.417 3.68 3.89916 0 0.581 1.277 1.799 2.156 2.439 2.698 2.944 3.18117 0 0.407 0.874 1.23 1.507 1.712 1.92 2.148 2.38118 0 0.276 0.557 0.78 0.945 1.075 1.197 1.337 1.52119 0 0.204 0.365 0.503 0.634 0.735 0.746 0.686 0.67720 0 0.111 0.184 0.34 0.486 0.576 0.595 0.532 0.243.由型值表的半宽值用梯形法计算出的各条水线在各站的吃水面积(单位:平方米)站号/水线底线500水线1000水线1500水线2000水线2500水线3000水线3500水线4000水线0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.8291 0.136 0.1335 0.261 0.3835 0.502 0.6065 0.761 1.296 3.78052 0.175 0.207 0.48 0.8295 1.283 1.894 2.8225 4.9305 8.72353 0.227 0.316 0.8125 1.511 2.4705 3.796 5.8065 9.1185 13.6064 0.297 0.4835 1.344 2.6125 4.3675 6.756 10.0025 14.2295 19.12755 0.38 0.7285 2.151 4.262 7.0755 10.6095 14.8395 19.6355 24.77256 0.49 1.1245 3.4105 6.597 10.4545 14.833 19.6085 24.684 29.9547 0.561 1.595 4.7495 8.741 13.262 18.1365 23.244 28.5085 33.83258 0.522 1.871 5.5985 10.102 15.024 20.1865 25.492 30.878 36.3059 0.374 1.924 5.9105 10.655 15.762 21.0545 26.4525 31.9 37.3610 0.14 1.7665 5.715 10.4705 15.6 20.912 26.314 31.76 37.220511 0 1.4625 5.002 9.4415 14.331 19.473 24.7585 30.136 35.569512 0 1.1405 4.0685 7.979 12.417 17.174 22.147 27.273 32.504513 0 0.842 3.184 6.528 10.421 14.6605 19.164 23.88 28.75414 0 0.606 2.405 5.13 8.4035 12.0595 16.014 20.198 24.584515 0 0.4165 1.722 3.817 6.429 9.42 12.7135 16.262 20.051516 0 0.2905 1.2195 2.7575 4.735 7.0325 9.601 12.422 15.484517 0 0.2035 0.844 1.896 3.2645 4.874 6.69 8.724 10.988518 0 0.138 0.5545 1.223 2.0855 3.0955 4.2315 5.4985 6.927519 0 0.102 0.3865 0.8205 1.389 2.0735 2.814 3.53 4.211520 0 0.0555 0.203 0.465 0.878 1.409 1.9945 2.558 2.944二. 浮性曲线的计算1.水线面面积Aw曲线的计算公式:Aw面积=∑(半宽值×梯形乘数×站距)站号基线半宽(m)500水线半宽(m)1000水线半宽(m)1500水线半宽(m)梯形乘数站距(m)0 0 0 0 0 1 3.4441 0.136 0.131 0.124 0.1212 3.4442 0.175 0.239 0.307 0.392 2 3.4443 0.227 0.405 0.588 0.809 2 3.4444 0.297 0.670 1.051 1.486 2 3.4445 0.38 1.077 1.768 2.454 2 3.4446 0.49 1.759 2.813 3.560 2 3.4447 0.561 2.629 3.680 4.303 2 3.4448 0.522 3.220 4.235 4.772 2 3.4449 0.374 3.474 4.499 4.990 2 3.44410 0.14 3.393 4.504 5.007 2 3.44411 0 2.925 4.154 4.725 2 3.44412 0 2.281 3.575 4.246 2 3.44413 0 1.684 3.000 3.688 2 3.44414 0 1.212 2.386 3.064 2 3.44415 0 0.833 1.778 2.412 2 3.44416 0 0.581 1.277 1.799 2 3.44417 0 0.407 0.874 1.230 2 3.44418 0 0.276 0.557 0.780 2 3.44419 0 0.204 0.365 0.503 2 3.44420 0 0.111 0.184 0.340 1 3.444站号2000水线半宽(m)2500水线半宽(m)3000水线半宽(m)3500水线半宽(m)梯形乘数站距(m)0 0 0 0 0 1 3.4441 0.116 0.093 0.216 0.8542 3.4442 0.515 0.707 1.150 3.066 2 3.4443 1.110 1.541 2.480 4.144 2 3.4444 2.024 2.753 3.740 4.714 2 3.4445 3.173 3.895 4.565 5.027 2 3.4446 4.155 4.602 4.949 5.202 2 3.4447 4.739 5.010 5.205 5.324 2 3.4448 5.072 5.253 5.358 5.414 2 3.4449 5.224 5.361 5.435 5.460 2 3.44410 5.252 5.372 5.432 5.460 2 3.44411 5.054 5.230 5.341 5.414 2 3.44412 4.630 4.884 5.062 5.190 2 3.44413 4.098 4.381 4.626 4.806 2 3.44414 3.483 3.829 4.080 4.288 2 3.44415 2.812 3.170 3.417 3.680 2 3.44416 2.156 2.439 2.698 2.944 2 3.44417 1.507 1.712 1.920 2.148 2 3.44418 0.945 1.075 1.197 1.337 2 3.44419 0.634 0.735 0.746 0.686 2 3.44420 0.486 0.576 0.595 0.532 1 3.444站号4000水线半宽(m)梯形乘数站距(m)0 3.658 1 3.4441 4.1152 3.4442 4.520 2 3.4443 4.831 2 3.4444 5.082 2 3.4445 5.247 2 3.4446 5.338 2 3.4447 5.324 2 3.4448 5.440 2 3.4449 5.460 2 3.44410 5.461 2 3.44411 5.453 2 3.44412 5.273 2 3.44413 4.942 2 3.44414 4.485 2 3.44415 3.899 2 3.44416 3.181 2 3.44417 2.381 2 3.44418 1.521 2 3.44419 0.677 2 3.44420 0.240 1 3.444由以上计算表格及公式得出各水线面的面积为:(m2)水线(mm) 面积m20 22.74417500 189.11341000 286.72671500 347.91972000 392.21642500 429.32903000 467.79503500 519.52054000 582.58012.漂心纵坐标Xf曲线的计算公式:漂心坐标={∑(半宽值×梯形乘数×站距×力臂)}/{(半宽值×梯形乘数×站距)}站号基线半宽(m)500水线半宽(m)1000水线半宽(m)梯形乘数(m)站距(m) 力臂(m)0 0 0 0 1 3.444 01 0.136 0.131 0.1242 3.444 3.4442 0.175 0.239 0.307 2 3.444 6.8883 0.227 0.405 0.588 2 3.444 10.3324 0.297 0.670 1.051 2 3.444 13.7765 0.38 1.077 1.768 2 3.444 17.226 0.49 1.759 2.813 2 3.444 20.6647 0.561 2.629 3.680 2 3.444 24.1088 0.522 3.220 4.235 2 3.444 27.5529 0.374 3.474 4.499 2 3.444 30.99610 0.14 3.393 4.504 2 3.444 34.4411 0 2.925 4.154 2 3.444 37.88412 0 2.281 3.575 2 3.444 41.32813 0 1.684 3.000 2 3.444 44.77214 0 1.212 2.386 2 3.444 48.21615 0 0.833 1.778 2 3.444 51.6616 0 0.581 1.277 2 3.444 55.10417 0 0.407 0.874 2 3.444 58.54818 0 0.276 0.557 2 3.444 61.99219 0 0.204 0.365 2 3.444 65.43620 0 0.111 0.184 1 3.444 68.88站号1500水线半宽(m)2000水线半宽(m)2500水线半宽(m)梯形乘数站距(m) 力臂(m)0 0 0 0 1 3.444 01 0.121 0.116 0.0932 3.444 3.4442 0.392 0.515 0.707 2 3.444 6.8883 0.809 1.110 1.541 2 3.444 10.3324 1.486 2.024 2.753 2 3.444 13.7765 2.454 3.173 3.895 2 3.444 17.226 3.560 4.155 4.602 2 3.444 20.6647 4.303 4.739 5.010 2 3.444 24.1088 4.772 5.072 5.253 2 3.444 27.5529 4.990 5.224 5.361 2 3.444 30.99610 5.007 5.252 5.372 2 3.444 34.4411 4.725 5.054 5.230 2 3.444 37.88412 4.246 4.630 4.884 2 3.444 41.32813 3.688 4.098 4.381 2 3.444 44.77214 3.064 3.483 3.829 2 3.444 48.21615 2.412 2.812 3.170 2 3.444 51.6616 1.799 2.156 2.439 2 3.444 55.10417 1.230 1.507 1.712 2 3.444 58.54818 0.780 0.945 1.075 2 3.444 61.99219 0.503 0.634 0.735 2 3.444 65.43620 0.340 0.486 0.576 1 3.444 68.88站号3000水线半宽(m)3500水线半宽(m)4000水线半宽(m)梯形乘数站距(m) 力臂(m)0 0 0 3.658 1 3.444 01 0.216 0.854 4.1152 3.444 3.4442 1.150 3.066 4.520 2 3.444 6.8883 2.480 4.144 4.831 2 3.444 10.3324 3.740 4.714 5.082 2 3.444 13.7765 4.565 5.027 5.247 2 3.444 17.226 4.949 5.202 5.338 2 3.444 20.6647 5.205 5.324 5.324 2 3.444 24.1088 5.358 5.414 5.440 2 3.444 27.5529 5.435 5.460 5.460 2 3.444 30.99610 5.432 5.460 5.461 2 3.444 34.4411 5.341 5.414 5.453 2 3.444 37.88412 5.062 5.190 5.273 2 3.444 41.32813 4.626 4.806 4.942 2 3.444 44.77214 4.080 4.288 4.485 2 3.444 48.21615 3.417 3.680 3.899 2 3.444 51.6616 2.698 2.944 3.181 2 3.444 55.10417 1.920 2.148 2.381 2 3.444 58.54818 1.197 1.337 1.521 2 3.444 61.99219 0.746 0.686 0.677 2 3.444 65.43620 0.595 0.532 0.240 1 3.444 68.88由以上计算表格及公式得出各水线面的漂心纵坐标为(m):水线(mm) 漂心(m)0 20.92683707500 33.476374931000 34.695154011500 34.965760412000 34.841181062500 34.519676693000 33.745768873500 32.169920714000 29.870517793.型排水体积曲线的计算计算方法:将已得的各水线面面积绘制成水线面面积曲线,曲线与坐标轴所围的面积即为型排水体积。
D-4 各种堰流水力学计算序作者 陈靖齐(水电部天津勘测设计院) 校核 潘东海(水电部天津勘测设计院)一、分类和判据(一)薄壁堰,δ/H <0.67;(二)实用堰,0.67<δ/H <2.5; (三)宽顶堰,2.5<δ/H <10。
式中:δ—堰的厚度;H —堰上作用水头。
二、薄壁堰(一)流量公式:(二)流量系数,用巴赞(Bazin )公式:适用范围 H=0.1—0.6m ,q=0.2—2.0m ,H ≤2P式中:H —堰上水头(m ),不包括V 02/2g ;P —堰高(m )。
考虑侧收缩时,式中:b —堰宽(m );B —引水渠宽(m )。
(三)因为作为量测流量的薄壁堰不宜在淹没条件下工作,故本程序不包括薄壁堰的 淹没问题。
三、宽顶堰(一)流量公式式中:H 0=H+V 02/2g (m ),B —堰宽,其他:2/302H g b m Q =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=20)(55.01)/0027.0405.0(P H H H m ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛•⎪⎭⎫ ⎝⎛++•⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=22055.01103.00027.0405.0B b P H H B b H m 2/302H g B m Q εσ=(三)侧收缩系数(四)流量系数m 因前沿形式而异:直坎:圆坎:无坎宽顶堰m 值已包括翼墙影响,计算侧收缩系数时,不计ξk 。
本数据库备有直角翼墙;八字形翼墙,ctg θ=0,0.5,1.0,2.0,圆角形翼墙r/b=0,0.2,0.3,0.5,分别对B/B 0=0,0.1,0.2,…,1.0之m 值。
(五)根据设计流量和水头计算堰宽时,本程序从流量公式中,经过适当变换,直接求出B 。
这比试算法、迭代法精度都高。
四、实用堰(一)堰形WES 剖面y/Hd=0.5(X/Hd )1.85X ≥0上游三圆弧大圆狐 x 12+y 12=R 12-b 1≤x ≤0中圆弧 x 22+y 22=R 22-b 2≤x ≤-b 1小圆弧 x 32+y 32=R 32-b 3≤x ≤-b 2 式中参数值:R 1=0.5Hd R 2=0.2Hd R 3=0.04Hd b 1=0.175Hd b 2=0.276Hd b 3=0.2818Hd()[]nbH n k /12.0100ξξε-+-=H P H P m /75.046.0/301.033.0+-+=HP H P m /5.12.1/301.036.0+-+=(二)流量公式式中:m —流量系数;m —f (H 0/Hd ),为实验曲线。
《水力计算手册》摘要:一、引言二、水力计算的基本概念1.水头2.流量3.压强4.阻力三、水力学基本公式1.柏努利定理2.连续性方程3.能量守恒定律四、水力计算的应用1.水电站设计2.水力学工程3.灌溉系统设计4.城市给排水系统设计五、水力计算的工具与方法1.手工计算2.电子计算器3.计算机软件六、水力计算的展望正文:《水力计算手册》是一部关于水力计算的专业著作,旨在为工程师、设计师和技术人员提供水力计算方面的基本理论和实践应用。
本书详细介绍了水力计算的基本概念、公式、应用和工具,旨在帮助读者掌握水力计算的方法和技巧。
首先,本书介绍了水力计算的基本概念。
水力计算涉及的水头、流量、压强和阻力等概念,对于理解水力学原理至关重要。
这些概念有助于读者更好地理解水力计算的原理和过程。
其次,本书详细阐述了水力学基本公式。
柏努利定理、连续性方程和能量守恒定律是水力学的基本公式,对于解决实际问题具有重要意义。
通过对这些公式的推导和解析,读者可以更好地理解水力计算的原理和方法。
接着,本书介绍了水力计算在实际应用中的重要性。
水力计算在水电站设计、水力学工程、灌溉系统设计和城市给排水系统设计等方面具有广泛应用。
通过对这些应用案例的分析,读者可以更好地理解水力计算在实际工程中的重要性和价值。
此外,本书还介绍了水力计算的工具与方法。
从手工计算到电子计算器,再到计算机软件,水力计算工具的发展为工程师和设计师提供了更加便捷的计算途径。
掌握这些工具和方法,有助于提高水力计算的效率和准确性。
最后,本书展望了水力计算的未来发展趋势。
随着科学技术的不断进步,水力计算在理论研究和实际应用方面都将取得更大的突破。
了解这些发展趋势,有助于读者更好地适应水力计算领域的发展变化。
总之,《水力计算手册》是一部内容丰富、实用性强的专业著作,为从事水力计算的工程师、设计师和技术人员提供了宝贵的参考资料。
水利计算综合练习计算说明书学校:SHUI YUAN系别:水利工程系班级: 水工班姓名: mao学号:指导老师:XXX2013年06月22日目录一、水力计算资料 2公式中的符号说明 3二、计算任务 4任务一: 4绘制陡坡段水面曲线 4⑴.按百年一遇洪水设计 41、平坡段:(坡度i=0) 4① 水面曲线分析 4② 分段求和计算Co型雍水曲线 52、第一陡坡段(坡度i=0.1) 6① 判断水面曲线类型 6② 按分段求和法计算水面曲线 73、第二陡坡段(坡度 i=1/3.02) 8① 判断水面曲线类型 8② 按分段求和法计算水面曲线 8⑵.设计陡坡段边墙 9⑶.按千年一遇洪水校核 111、水平坡段(坡度i=0) 12① 水面曲线分析 12② 分段求和计算Co型雍水曲线 132、第一陡坡段(坡度i=0.1) 14① 判断水面曲线类型 14②按分段求和法计算水面曲线 143、第二陡坡段(坡度 i=1/3.02) 16① 判断水面曲线类型 16② 按分段求和法计算水面曲线 16① 千年校核的掺气水深 17② 比较设计边墙高度与千年校核最高水深的大小 19⑷.绘制水面曲线及边墙 21任务二: 24绘制正常水位至汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线 24 任务三: 26绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线 26三、总结 29、水力计算资料:某水库以灌溉为主,结合防洪、供电和发电、设带弧形闸门的驼峰堰开敞式河岸溢洪道。
1.水库设计洪水标准:百年一遇洪水(P=1%)设计相应设计泄洪流量Q=633.8 m^3/s相应闸前水位为25.39 m相应下游水位为4.56 m千年一遇洪水(P=0.1%)校核相应设计泄洪流量Q=752.5 m^3/s相应闸前水位为26.3 m相应下游水位为4.79 m正常高水位为24.0 m,汛前限制水位22.9 m。
2.溢洪道的有关资料:驼峰剖面选用广东省水科所1979年提出的形式(参阅武汉水院水力学教研室编的水力计算手册,P156图3-2-16a)。
水力学实训设计计算书指导老师:柴华前言水力学是一门重要的技术基础课,它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用,是高等学校许多理工科专业的必修课。
在自然界中,与流体运动关联的力学问题是很普遍的,所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。
水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一。
水力学课程的理论性强,同时又有明确的工程应用背景。
它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。
课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法,具备一定的实验技能,为后续课程的学习打好基础,培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。
水是与我们关系最密切的物质,人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关”的。
综观所有人类文明,几乎都是伴着河、海而生的通过学习和实训,应用水力学知识,为以后的生活做下完美的铺垫。
任务二:分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式,考虑高速水流掺气所增加的水深,算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核;绘制陡坡纵剖面上的水面线。
任务三:绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线;绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。
任务四:溢洪道消力池深、池长计算:或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算任务二:分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式,考虑高速水流掺气所增加的水深,算出陡坡段边墙高。
边墙高按设计洪水流量校核;绘制陡坡纵剖面上的水面线。
1.根据100年一遇洪水设计,已知驼峰堰上游水位25.20,堰顶高程18.70,堰底高程为17.45,计算下游收缩断面水深h C,P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5mP/H=1.25÷6.5=0.19<0.8 为自由出流m=0.32+0.171(P/H)^0.657=0.442设H=H,由资料可知溢洪道共两孔,每孔净宽10米,闸墩头为圆形,敦厚2米,边墩围半圆形,混凝土糙率为0.014.故查表可得:ζ0=0.45 ζk=0.7ε=1-0.2(ζk+(n-1)ζ0)×H0/nb=0.92 H=(q/(εm(2g)^0.5))^2/3=6.77mE0=P+H0=6.77+1.25=8.02m查表的:流速系数ψ=0.94根据公式E 0=h c +q 2/2g φ2hc 2,可求出h c =3.63m q=Q/B=633.8÷22=31.69m 3/s 则其共轭水深:h c ”= h c ((1+8q 2/g h c 3)1/2-1)=5.92m水跃发生位置Lj=6.9(h c ”- h c )=6.9×(5.92-3.29)=18.15m>5m,故不发生水跃。
2.临界水深h k 计算:根据矩形断面渠道临界水深h k 的计算,其水面宽度与底宽相等,即B=b ,M=bh, 333223k Kk K b h A aQ b h g B b===令Q q b =,则k h =,q 为单宽流量,a 为动能修正系数。
所以:h k=4.68m平坡段水面曲线计算(1) 判断水面曲线的型式该段为平坡,收缩断面hc=3.63,hk=4.68,属于C 区的水面曲线为C0型壅水曲线。
(2) 水面曲线计算以闸后断面为控制断面向下游推算。
将渠道分为4段,已知1-1断面水深h1=3.63米,假定h2=3.634米、h3=3.648、h4=3.642、h5=3.6455米,根据已知渠道全长(即L=5m )。
将上述成果绘于图上联起来就得到水面曲线。
具体计算结果如下: 取1-1和2-2为例计算,上游断面1-1 h 1=3.63米 A 1=bh 1=3.63×20=72.6m 2v 1=Q/A 1=633.8/72.68=8.73 (α=1)Es 1=h1+v 12/2g=3.63+8.732/(2×9.8)=7.518m 同理,可算出h 2=3.634m ,A 2=72.68m2,v 2=8.72m 2/s ,Es 2=7.514 ΔEs=-0.0046 计算平均水力坡降121/2*()J J J =+ 22V J C R =计算 16222127.268, 2.665,*2.6650.013R C χ===同理:J 1=0.003489 J =1/2(J 1+J 2)=0.0348 L △= 0.00460.00348S i J -=--△E =1.31 5L m ≈∑△ 。
其他断面如表所示以图可知5-5断面水深可得为3.646m依据断面数据,画出水面曲线图,如图所示陡坡段水面曲线计算(1:10)1.(1)试算法和图表法求正常水深①试算法。
假设一系列的正常水深h0值,代入天然河道公式Q=AC,计算出相应的流量Q值。
根据水深和流量值绘出h0~Q关系曲线,然后根据已知流量Q,在曲线上查出需求解得天然河道水深h0.求h0,hk,判别水面线类型。
设h0=2.49,2.485,2.475,2.465,2.45.,分别计算出相应的面积A,湿周X,水利半径R,谢才公式C及流量Q值,见表。
水深试算1h(m) A(m2) χ(m)R(m) C(m1/2/s) Q=√Ri(m3/s)2.49 54.78 26.98 2.030393 26.03068 642.53612392.485 54.67 26.97 2.027067 25.98804 639.67100042.475 54.45 26.95 2.020408 25.90267 633.96014092.465 54.23 26.93 2.013739 25.81717 628.27514392.45 53.9 26.9 2.003717 25.68869 619.7961729由表数据绘出h0~Q曲线,如图所示。
根据设计流量Q=633.8m3/s,在曲线上差的渠道正常水深h0=2.474m临界水深令Qqb=,则kh=,q为单宽流量,a为动能修正系数。
所以:h k=(q2/g)1/3=4.39m。
(3)判断水面曲线的型式h k > h>h, 渠道为陡坡,故水曲线为B2型降水曲线(4)水面曲线计算断面为控制断面向下游推算。
将渠道分为4段,已知1-1断面水深h1=3.646米,假定h2=3.21米、h3=2.966、h4=2.775、h5=3.633米,根据已知渠道全长(即L=20.1)。
将上述成果绘于图上联起来就得到水面曲线。
具体计算结果如下:取1-1和2-2为例计算,上游断面1-1 h1=3.646米A1=bh1=3.63×20=80.201m2v1=Q/A1=633.8/80.201=7.9026(α=1)Es 1=h1+v 12/2g=3.646+7.92/(2×9.8)=6.831m同理,可算出h 2=3.21m ,A 2=70.62m2,v 2=8.97m 2/s ,Es 2=7.319 ΔEs=0.4877 计算平均水力坡降121/2*()J J J =+ 22V J C R=计算 22228.42, 2.4849,89.52R C χ===同理:J 1=0.002755J =1/2(J 1+J 2)=0.0034 L △=0.4870.0966S i J =-△E = 5.04 20.12L m ≈∑△ 。
其他断面如表所示以图可知5-5断面水深可得为2.633m依据断面数据,画出水面曲线图,如图所示边墙高计算:已知各断面水深h 、流速v 、水利半径R ,查表可知掺气水深系数k=0.005可求出个断面边坡高墙1-1断面高强计算:已知h 1=3.646m 、v 1=7.902m 2/s 、R 1=2.738m β=211v kgR+=0.89764h a =hβ=3.646÷0.89764=4.54364 陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高2m 故边坡墙高度为:6.5m陡坡段水面曲线计算(1:3.02)1. (1)试算法和图表法求正常水深② 试算法。
假设一系列的正常水深h 0值,代入天然河道公式Q=AC,计算出相应的流量Q 值。
根据水深和流量值绘出h 0~Q 关系曲线,然后根据已知流量Q ,在曲线上查出需求解得天然河道水深h 0.求h0,hk,判别水面线类型。
设h0=2,1.9,1.897,1.85,1.8,分别计算出相应的面积A ,湿周X ,水利半径R ,谢才公式C 及流量Q 值,见表。
由表数据绘出h 0~Q 曲线,如图所示。
根据设计流量Q=633.8m 3/s ,在曲线上差的渠道正常水深21/3。
(5) 判断水面曲线的型式因为渠道为陡坡,且h k > h>h 0,故水曲线为c 0型降水曲线 (6) 水面曲线计算断面为控制断面向下游推算。
将渠道分为4段,已知1-1断面水深h1=2.633米,假定h2=2.3米、h3=2、h4=1.8、h5=1.62米,根据已知渠道全长(即L=28.97m )。
将上述成果绘于图上联起来就得到水面曲线。
具体计算结果如下:取1-1和2-2为例计算,上游断面1-1 h 1=2.633米 A 1=bh 1=2.633×22=57.926m 2v 1=Q/A 1=633.8/57.926=10.94 (α=1)Es 1=h1+v 12/2g=3.63+8.732/(2×9.8)=7.518m同理,可算出h 2=2.3m ,A 2=50.6m2,v 2=12.5m 2/s ,Es 2=10.3 ΔEs=1.56 计算平均水力坡降121/2*()J J J =+ 22V J C R=计算 22226.6, 1.9,85.6R C χ===同理:J 1=0.0074 J =1/2(J 1+J 2)=0.093 L △= 1.560.3S i J=-△E =4.8528.97L m ≈∑△ 。
其他断面如表所示以图可知5-5断面水深可得为1.62m依据断面数据,画出水面曲线图,如图所示边墙高计算:已知各断面水深h 、流速v 、水利半径R ,查表可知掺气水深系数k=0.005可求出个断面边坡高墙1-1断面高强计算:已知h 1=2.633m 、v 1=10.9m 2/s 、R 1=2.1m β=211v kgR+=0.77h a =hβ=3.646÷0.77=3.4陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高2m故边坡墙高度为:5.4m断面h(m)A(m^2) x(m) R(m) C(m^0.5/s) v(m/s)βh墙1-1断面 2.633 57.926 27.266 2.1244774 87.216502 10.941546 0.776694 5.409694 2-2断面 2.3 50.6 26.6 1.9022556 85.625173 12.525692 0.703828 5.003828 3-3断面 2 44 26 1.6923077 83.972394 14.404545 0.615175 4.615175 4-4断面 1.8 39.6 25.6 1.546875 82.724189 16.005051 0.542036 4.342036 5-5断面 1.62 35.64 25.24 1.4120444 81.476314 17.783389 0.466705 4.086705综上所述:两陡坡相接及平坡与陡坡相接各断面墙高分别为6.5m,5.4m及下游墙高4.1m,按千年一遇洪水流量校核,可得陡坡各断面曲线图如下:(方法与百年计算相同)一陡坡二陡坡段断面h(m)A(m^2) x(m) R(m) C(m^0.5/s) v(m/s)βh渗气1-1断面 3.6455 80.201 29.291 2.7380765 90.983836 9.382676 0.859076 4.504576 2-2断面 3.46 76.12 28.92 2.6320885 90.387158 9.8857068 0.840736 4.300736 3-3断面 3.26 71.72 28.52 2.5147265 89.702616 10.492192 0.817428 4.077428 4-4断面 3.07 67.54 28.14 2.4001421 89.008089 11.141546 0.791218 3.861218 5-5断面 2.892 63.624 27.784 2.2899511 88.313619 11.827298 0.762389 3.654389 断面h(m)A(m^2) x(m) R(m) C(m^0.5/s) v(m/s)βh渗气1-1断面 2.892 63.624 27.784 2.2899511 88.313619 11.827298 0.762389 3.654389 2-2断面 2.56 56.32 27.12 2.0766962 86.886468 13.361151 0.695125 3.255125 3-3断面 2.25 49.5 26.5 1.8679245 85.36566 15.20202 0.613035 2.863035 4-4断面 2.02 44.44 26.04 1.7066052 84.090221 16.932943 0.538449 2.558449 5-5断面 1.862 40.964 25.724 1.5924429 83.12544 18.369788 0.480502 2.342502依表可知,千年一遇渗气水深均低于其相对应边墙高度如:一陡坡:h1渗=4.5m<h1墙=6.5,h5渗=3.65<h5墙=5.4. 二陡坡:h1渗=3.65m<h1墙=5.4,h5渗=2.3<h5墙=4.1.陡坡纵剖面上的水面曲线:任务三:绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线;绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。