按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
黄万里
93…12…20
* 此文为本课题的讲稿和研究提纲，完成于 1993 年 8 月~12 月。
96
第二部分 讲稿
一、水力学在水利工程学中的基础位置
1．学习水利工程学必需的内容：
内含的各种工程：治河、防洪、航道、港口、给水、灌溉、排水、发电。 所依据的环境科学：水文地理学 = 自然地理 ＋ 水文学
除土木工程各科外，内含气象学、水文地貌学及水文地质学。
2．作为生产运作的步骤：
规划（包括调查、勘测）、设计 相对于 V。S
施工、运行。
3．研究分析的学术：
对某一具体工程的分析 Infrastructure analysis
理论基础是数学力学
相对于 V。S。 其中最重要的是水力学
整体运作 System engineering （误译为“系统工程”）
理论基础是力学及统计学 二、本文分析内容
限于对自然河流、渠道水流、实验室模型的明流、堰流、水沙明流。 不包括：管道有压水流、地下潜流；
机动物 Airfoil 四周的明流； 射流 Supersonic flow，及
变速流 fransonic flow。
三、水流分析的种类
1． 静力学分析 Statics
2． 运动学分析 Kinematics kinetics 亦译为动力学，
3． 动力学分析 Dynamics 尚无恰当译名。
四、分析的方法
古典性的： Euler 数学物理学方程
Navier…Stokes 公式
实用的： Poison 连续方程和加入了能耗的 Bernoulli 方程。
St Vonant 方程组
97
五、在横断面上表示水流的要素：U、S、B、R 准则：
二维分析： Q（1×g），A（1×h），V（ ？ =1），
R（≈h），Jb ； n（或 C = c
2 g ）
六、水流的方式
？
V 2
= J
？y V
= J ？
？
？V 1 ？V V 2
=
C 2 R f
b ？x
g ？x
g ？t
C 2 R
恒定流 非恒流
均匀流 非匀流
1．恒定均匀流
2．恒定非匀流
3．非恒流
1．恒定流均匀流——Jf = J = Jb ，三线平行，无穷展长。上游来水 Q 决定下
游一切，是理想的，不现实的。用于渠道设计过水能力。作为复杂的非匀流非恒 流的初步分析。
2．恒定非匀流
上游只决定来水 Q 的大小，只间接影响其他因素。下游的控制和槽形、糙率 决定全部因素，须返推。
3．非恒流
虽已给定了边界条件，槽形和控制及恒定的初始条件 Q0 ~x 水面线，但若自上
向下推算时，从 Qxo ~t，只能假定水深逐步下行，必须符合控制的 H~Q 关系。多
次假定，可用计算机，注意控制的 H~Q 并非边界条件，乃是 St。 Venant 外另一规
律。
七、水流下游存在控制的意义——几种说法
1．水流沿程断面的要素必然受着下游各断面形态的影响，直到控制断面为止。
此下的断面形态或任何拢动就不再对上游起抑制作用。所以水文站应设于此。
V 2
2．在控制断面 XC 附近水流自上游下来逐渐加快， 加大，及 XC 处加大到
2g
等于平均水压力 h/2：
V 2 h
= ，
V = gh = V
2g 2 X C
X
这里临界流速 V 等于波速。自此以下，任何拢动再不能对上游水流起控制作用。
c
98
2
b
槽内储存能为每单位 ？ Q 的动能 V 及势能 h，合成为比能 E 。
2g
2
E = h ＋ V
b 2g
2 2
C
在缓流中各断面 X 沿程 h 减， V 增，到 X
2g
散率 ？ Qhf 的损失水头 hf 则为最大。
处 Ebc
= hc
＋ V c = min ，同时能量消
2g
3．控制断面 XC 处其储能率或比能水头 EC 较上下游任何 X 断面为小，其上
游为缓流，下游为射流。
dEb
= ？dh ＋ d （V 2
2g ） = 0 ，
？ dh = VdV / g
V = qh ，
dh = dV ，设 q 沿程 X 恒定
q
联解 dh = dV = VdV / g ， V = g / q = g / V
q h
∴ Vc =
gh 约略地等于波速，波体是向下并向上传动的。
当 V 《 Vc ， h 》 hc ，在缓流 h，不论属壅水或落水段。
V 》 Vc ， h 《 hc ，这必属射流段（Shooting flow； Super sonic），包括自然跌落。
控制断面以上，X