明渠恒定急变流和渐变流水力特性的研究PDF电子书下载

第1章 矩形明渠水跃的水力特性 1

1.1 矩形明渠自由水跃区紊流边界层的发展 1

1.1.1 问题的提出 1

1.1.2 自由水跃区紊流边界层的发展 3

1.2 考虑壁面阻力水跃共轭水深的计算方法 6

1.2.1 水跃共轭水深的研究现状 6

1.2.2 水跃区边界层发展的新公式 8

1.2.3 公式验证 10

1.3 自由水跃区沿程水头损失和局部阻力系数的研究 13

1.4 矩形明渠自由水跃长度公式的分析与应用 16

1.4.1 问题的提出 16

1.4.2 水跃长度研究现状分析 17

1.4.3 水跃长度的分类 22

1.4.4 水跃旋滚长度和水跃长度计算的新公式 26

1.5 矩形明渠淹没水跃区紊流边界层的发展和水头损失 27

1.5.1 淹没水跃研究的现状 27

1.5.2 淹没水跃区的流速分布和壁面切应力 28

1.5.3 淹没水跃区紊流边界层的发展和最大流速之半距壁面距离的计算 30

1.5.4 淹没水跃的水头损失和水跃长度 33

参考文献 37

第2章 矩形明渠波状床面水跃的水力特性 39

2.1 矩形明渠波状床面自由水跃区的流速分布 39

2.2 矩形明渠波状床面自由水跃区边界层的发展 42

2.2.1 用流速分布的对数律研究边界层的发展 42

2.2.2 用因次分析法研究边界层的发展 44

2.2.3 用流速分布的指数律研究边界层的发展 44

2.3 矩形明渠波状床面的阻力系数 46

2.4 矩形明渠波状床面水跃的共轭水深和水跃长度 48

2.4.1 波状床面水跃的共轭水深 48

2.4.2 波状床面的水跃长度 49

2.5 矩形明渠波状床面水跃区的水头损失 51

2.5.1 波状床面水跃区的沿程水头损失 51

2.5.2 波状床面水跃区的局部水头损失 53

参考文献 55

第3章 矩形明渠粗糙壁面水跃的水力特性 56

3.1 矩形明渠粗糙壁面水跃的研究现状 56

3.2 矩形明渠粗糙壁面水跃共轭水深的试验分析 56

3.3 矩形明渠粗糙壁面的水跃长度和旋滚长度的试验分析 59

3.3.1 水跃长度 63

3.3.2 水跃旋滚长度 64

3.4 粗糙壁面水跃区的壁面阻力 65

3.5 粗糙壁面水跃的消能率 67

3.6 公式验证 68

3.7 粗糙壁面水跃共轭水深的理论探讨 76

3.8 粗糙壁面水跃水力特性的数值模拟和验证 78

3.8.1 数值模型 78

3.8.2 模型的建立 79

3.8.3 自由液面处理 80

3.8.4 初始条件和边界条件 80

3.8.5 模型网格 81

3.8.6 粗糙壁面水跃区的速度场 81

3.8.7 粗糙壁面水跃区的壁面阻力 84

3.8.8 粗糙壁面水跃区的紊动能和紊动耗散率 89

参考文献 90

第4章 矩形断面消力池的水力计算 92

4.1 挖深式消力池的计算方法 92

4.1.1 传统计算方法的迭代公式 92

4.1.2 用动量方程推求挖深式消力池深度的计算公式 94

4.1.3 不同方法计算结果比较 96

4.2 消力坎式消力池坎高的计算 97

4.2.1 消力坎式消力池坎高的传统计算方法 97

4.2.2 消力坎淹没系数的研究 99

4.2.3 消力池坎高的迭代计算公式 99

4.2.4 消力坎高度的简化计算 101

4.2.5 消力坎的阻力系数 102

4.3 综合式消力池坎高和池深的计算 102

4.3.1 综合式消力池传统计算方法的迭代公式 102

4.3.2 综合式消力池的简化计算方法 106

4.3.3 综合式消力池传统计算方法存在的问题及应用条件的研究 108

4.4 平底矩形渐扩式消力池深度的计算 110

4.4.1 平底渐扩式消力池水跃共轭水深的研究 110

4.4.2 平底渐扩式消力池水跃长度的计算 112

4.4.3 渐扩挖深式消力池深度的计算 113

4.4.4 渐扩式消力池坎高的计算 116

4.4.5 渐扩综合式消力池坎高和池深的计算 117

4.5 突然扩大渠道消力池水跃特性的研究 118

4.5.1 突然扩大渠道水跃共轭水深的研究 118

4.5.2 突然扩大渠道水跃长度的研究 123

4.5.3 突然扩大渠道消力池的设计 126

参考文献 128

第5章 矩形断面明渠水面线和正常水深的计算 130

5.1 矩形渠道水面线的研究现状 130

5.2 矩形渠道水面线积分计算的新方法 132

5.3 积分公式的验证 134

5.4 矩形渠道正常水深的计算 136

参考文献 136

第6章 梯形和三角形明渠的水力特性 138

6.1 梯形渠道明渠水跃共轭水深的研究现状 138

6.2 梯形渠道明渠水跃共轭水深的精确解 142

6.3 公式比较和计算步骤 144

6.4 梯形渠道明渠水跃共轭水深新的迭代公式 146

6.5 梯形渠道明渠水跃长度和消力池的水力计算 149

6.5.1 梯形渠道挖深式消力池深度的计算 149

6.5.2 梯形渠道消力池坎高的计算 152

6.5.3 梯形渠道综合式消力池的计算 154

6.6 三角形渠道水跃共轭水深的计算 156

6.7 梯形渠道正常水深和临界水深的计算 159

6.8 梯形渠道水面曲线的计算 160

参考文献 165

第7章 圆形和U形渠道的水力特性 166

7.1 圆形渠道水跃共轭水深的计算 166

7.2 圆形渠道的正常水深和临界水深 168

7.3 圆形渠道水面曲线的计算 170

7.4 U形渠道正常水深和临界水深 172

7.4.1 U形渠道正常水深的计算 172

7.4.2 U形渠道临界水深的计算 176

7.5 U形渠道水跃共轭水深的计算 177

7.5.1 下部为圆形上部为梯形的U形渠道水跃共轭水深的计算 177

7.5.2 下部为圆形上部为矩形的U形渠道水跃共轭水深的计算 180

7.5.3 U形渠道水跃方程的验证 181

7.6 圆形和U形渠道的水跃长度 181

7.7 U形渠道水面曲线的计算 182

7.8 圆形和U形渠道弗劳德数的计算 183

参考文献 184

第8章 抛物线形渠道的水力特性 185

8.1 抛物线形渠道研究现状 185

8.2 抛物线形渠道正常水深的计算 185

8.3 抛物线形渠道临界水深的计算 189

8.4 抛物线形渠道弗劳德数的计算 189

8.5 抛物线形渠道的水跃方程 190

8.6 抛物线形渠道水跃的消能率 192

8.7 抛物线形渠道收缩断面水深的计算 193

参考文献 194

第9章 马蹄形断面明渠的水力特性 195

9.1 马蹄形断面水力特性的研究现状 195

9.2 标准Ⅰ型马蹄形断面水力特性的研究 196

9.2.1 标准Ⅰ型马蹄形断面面积、形心和湿周的计算 196

9.2.2 标准Ⅰ型马蹄形断面水跃共轭水深的计算 199

9.2.3 标准Ⅰ型马蹄形断面临界水深的计算 200

9.2.4 标准Ⅰ型马蹄形断面水跃共轭水深的简化算法 202

9.2.5 标准Ⅰ型马蹄形断面的正常水深 205

9.2.6 标准Ⅰ型马蹄形断面的弗劳德数 207

9.3 标准Ⅱ型马蹄形断面水力特性的研究 207

9.3.1 标准Ⅱ型马蹄形断面面积、形心、水深和湿周的计算 207

9.3.2 标准Ⅱ型马蹄形断面水跃共轭水深的计算 210

9.3.3 标准Ⅱ型马蹄形断面临界水深的计算 211

9.3.4 标准Ⅱ型马蹄形断面水跃共轭水深的简化算法 212

9.3.5 标准Ⅱ型马蹄形断面的正常水深 215

9.3.6 标准Ⅱ型马蹄形断面的弗劳德数 217

9.4 马蹄形断面水面线的计算 217

参考文献 219

第10章 蛋形断面明渠的水力特性 221

10.1 蛋形断面水力特性的研究现状 221

10.2 六圆弧蛋形断面水力特性的研究 221

10.2.1 六圆弧蛋形断面面积、形心和湿周的计算 222

10.2.2 六圆弧蛋形断面水跃共轭水深的计算 229

10.2.3 六圆弧蛋形断面临界水深的计算 230

10.2.4 六圆弧蛋形断面水跃共轭水深的简化算法 231

10.2.5 六圆弧蛋形断面的正常水深 234

10.2.6 六圆弧蛋形断面的弗劳德数 238

10.3 四圆弧蛋形断面水力特性的研究 239

10.3.1 四圆弧蛋形断面水力参数的计算 240

10.3.2 四圆弧蛋形断面水跃共轭水深的计算 254

10.3.3 四圆弧蛋形断面正常水深和临界水深的计算 258

10.4 四圆弧和六圆弧蛋形断面水面曲线的计算 261

10.4.1 四圆弧蛋形断面水面线的计算 261

10.4.2 六圆弧蛋形断面水面线的计算 266

10.5 椭圆蛋形断面水力特性的研究 269

10.5.1 上椭圆蛋形断面水力参数的计算 270

10.5.2 上椭圆蛋形断面的水力计算 275

10.5.3 下椭圆蛋形断面水力参数的计算 278

10.5.4 下椭圆蛋形断面的水力计算 281

参考文献 284

附录 285