3.3非滿流管渠水力計(jì)算

二、水力要素1．用充滿度示則—=cos二、水力要素1．用充滿度示則—=cos-i(1-2萬).9

sin=2書(1-1)3.3非滿流管渠水力計(jì)算一、水力計(jì)算的目的在于確定管渠的流量、流速、斷面尺寸、充滿度和坡度之間的水力關(guān)系。TOC\o"1-5"\h\z92hcos=-=1一2—2DD~2h.9=sm2—D4帀、-__D、'()2—(h—)2八'2，■hh——=2-(1—-)D計(jì)DD込1?用充滿度2表示DD2D2hD2A=(9+sin9)=cos-i(1-2)-(1-284D2h、，'h“h、D(1—2—)(1—)R=DDFDD

4h42cos-1(1—2萬)

D24Sm(D24Sm(2_0)=育(°一Sin°)過水?dāng)嗝婷娣eA=_L?專+1?D22兀42濕周x=°2D2水力半徑R=仝=D(1-泌)x40三、水力計(jì)算公式21R21R3(D,h/D)12v=——n

m121q=A(D,h/D)R3(D,h/D)12nm這就是非滿流管渠水力計(jì)算的基本公式，該兩式中有q、D、h、I和v共五個(gè)變量，任意已知其中三個(gè)，就可以求出另兩個(gè)。由于上式的形式很復(fù)雜，所以非滿流管渠水力計(jì)算比滿流管渠水力計(jì)算要復(fù)雜得多，特別是在已知流量、流速等參數(shù)求其充滿度時(shí)，需要解非線性方程，除非使用計(jì)算機(jī)計(jì)算，手工計(jì)算是非常困難的。為此，必須找到手工計(jì)算的簡化手段。四、水力特性sin0)53023<1>當(dāng)D、sin0)53023令dq=_￡(空?A3)=0，當(dāng)D、l、n—定時(shí)，則有_￡歸TOC\o"1-5"\h\zd0d0nr2；d0整理后得響=0.95)1-lcos0+1罟=0解得0=3080(hD=sin24響=0.95)dsin04dsin04(1-1T121I<2>當(dāng)D、I、n—定時(shí)，v何時(shí)最大？v=—R312=—nn_dv=0得0=257030/(=sin2-=sin2257°30/=0.81)d0，D44四、計(jì)算方法1、解析計(jì)算法(0-sin0)53D8311220.6?nq

I_20.6?nq0232_(0-sin9)53D83_2比例變換法首先假設(shè)有一條滿流管渠與待計(jì)算的非滿流管渠具有相同的管徑D和水力坡度，并記其過水?dāng)嗝婷娣e為A。，水力半徑為R。，通過流量為q。，流速為v。，可以證明，A。、R。、q。、v。與非滿流相應(yīng)A、R、q、v的比例均只與充滿度有關(guān)，即：C0S-1(1-2D)A1_cos-1A1_cos-1A兀0(1-2萬)-K(1-2萬\：萬(1-萬)qA(R)2

()3

qAR

000vR2—_(下)3vR00式中R/式中R/R0A/A--非滿流管道過水?dāng)嗝婷娣e比；0q/q--非滿流管道流量比；0v/v--非滿流管道流速比0TOC\o"1-5"\h\zRsin91-R90A9-sin9A2兀05qAR2(9-sin9)3()3_

qAR20002兀332)300

非滿流圓管水力特性

非滿流圓管水力特性表h/DA/A0R/R0q/q0v/v00.050.0190.1300.0050.2570.100.0520.2540.0210.4010.150.0940.3720.0490.5170.200.1420.4820.0880.6150.250.1960.5870.1370.7010.300.2520.6840.1960.7760.350.3120.7740.2630.8430.400.3740.8570.3370.9020.450.4360.9320.4170.9540.500.5001.0000.5001.0000.550.5641.0600.5861.0390.600.6261.1110.6721.0720.650.6881.1530.7561.0990.700.7481.1850.8371.120續(xù)表h/DA/A0R/R0q/q0v/v00.750.8041.2070.9121.1330.800.8581.2170?9771.1400.850.9061.2131.0301.1370.900.9481.1921.0661.1240.950.9811.1461.0751.0951.001.0001.0001.0001.000例3.1已知流量q、管徑D和水力坡度I，求充滿度h/D和流速v解1)先由下式計(jì)算q/q,反查非滿流圓管水力特性表得充滿度h/D；03q_45nq=m—q8i

0nD3122)根據(jù)充滿度h/D查非滿流圓管水力特性表得A/A然后用下式計(jì)算流速v:04qv二nD2(A/A)0★例2.已知流量q管徑D和流速v，求充滿度h/D和水力坡度I解1)先由下式計(jì)算A/A。，反查非滿流圓管水力特性表得充滿度h/D；A4qAnvD202)根據(jù)充滿度h/D,查表得R/Ro,然后用下式計(jì)算水力坡度I:4(nv)2I=43m4(D?R/R)30★例3?已知流量q、管徑D和充滿度h/D,求水力坡度I和流速vq0然后用解1)根據(jù)充滿度h/D查表求出q/q0然后用0121q二A(D,h/D)R：(D,h/D)I2推算出水力坡度I:0n00302m1043(nq)1I(——m)n2q/q16oD32)根據(jù)充滿度h/D查表得A/Ao,然后用下式計(jì)算流速v。4qv二nD2(A/A)0例4?已知流量q、水力坡度I，和充滿度h/D,求管徑D和流速v解1)根據(jù)充滿度h/D查表得q/q0，則可求出q，然后用00121q二A(D,h/D)R2(D,h/D)I；推算管徑D:0n00302m5D48(nq、31D=(—m)8-3q/q-3兀801162）根據(jù)充滿度h/D查表得AJA。，然后用下式計(jì)算流速v。4qv二兀D2(A/A)03、計(jì)算圖表法每張圖適用于一個(gè)指定的管徑。這些圖適用于混凝土及鋼筋混凝土管道，其粗糙系數(shù)n=O.O14。圖上的縱座標(biāo)表示坡度i，即是設(shè)計(jì)管道的管底坡度，橫座標(biāo)表示流量q,圖中的曲線分別表示流量、坡度和流速、充滿度間的關(guān)系。當(dāng)選定管材與管徑后，在流量q、坡度i、流速v，充滿度h/D四個(gè)因素中，只要已知其中任意兩個(gè)，就可由圖查出另外兩個(gè)。最大允許充滿度線，和最小允許流速線上方的數(shù)據(jù)均符合規(guī)定。當(dāng)管管口徑和流量已知時(shí)，宜選用流量線和最小流速線交點(diǎn)處的數(shù)據(jù)（以降低坡度），但不能在最大充滿度線下方；或流量線和最大允許充滿度線交點(diǎn)處的數(shù)據(jù)（以降低坡度），但不能在最小流速線的下方。＜例1＞已知設(shè)計(jì)管段長度L為24