流体力学第四讲管流、明渠流及渗流【内容提要】孔口自由、淹没出流，管嘴出流，收缩断面，流量系数，短管水力计算及特例，串联、并联长管水力计算。明渠均匀流产生的必要条件及均匀流特性，谢才公式、满宁公式，明渠均匀流水力计算，最佳水力断面设计。渗流模型，渗透系数，达西定律，裘布依假设，潜水井计算公式。【重点、难点】孔口自由、淹没出流，管嘴出流；达西定律，裘布依假设，潜水井等计算【内容讲解】一、孔口、管嘴出流、有压管道恒定流1、薄壁小孔口恒定出流流体经孔口流出称为孔口出流。如图3-4-1。当容器中水位(或压强)不变，孔口的出流量恒定时，称为恒定出流。当容器壁比较薄，或孔口具有锐缘时，孔口的壁厚对出流没有干扰作用，称为薄壁孔口。流体从容器的四面八方流向孔口，流线成光滑曲线向孔口集中，在孔口断面上流线不相平行，继续收缩至距孔口断面d/2(d为孔口直径)处流线才趋于平行，此断面称为收缩断面，即图3-4-1中断面c-c。收缩断面的面积A，小于孔口面积A,3、有压管道恒定流液体充满整个管道断面，管壁处处受到液流的压强作用，此压强一般不等于大气压强，这种流动称有压管流。当管流中各运动要素均不随时间变化，则称为有压管道恒定流。其中也包括了不考虑压缩性的气体在管道中的恒定流动。有压管道恒定流的水力计算主要是确定管道中通过的流量；确定相应的水头；确定某断面的压强或压强沿管线的变化。根据布置不同，可分为简单管道，串并联管道。(三)并联管道二、明渠恒定均匀流天然河道和输水渠、排水沟、无压涵洞等人工渠道以及不满流管道中的水流称为明渠水流。它们都具有自由表面，表面上各点压强一般都等于大气压强，相对压强为零。所以明渠水流又称为无压流动。与有压管流是不同的。明渠水流的运动要素不随时间变化的称为明渠恒定流；沿流线不变化的称为明渠均匀流，反之则称为明渠非恒定流和非均匀流。明渠水流在渠道中流动，受到渠道横断面和渠道底坡的制约。渠道横断面的形状、尺寸沿程不变的称为棱柱形渠道，棱柱形渠道中水流的过水断面的大小只随水深变化。横断面的形状或尺寸沿程有改变的则称为非棱柱形渠道。渠道底部高程沿水流方向的变化用底坡表示。如图3-4-6()所示：1、明渠均匀流的形成条件和水力特征形成明渠均匀流的条件：长而直的棱柱形渠道；底坡i>0，且保持不变；渠道的粗糙情况沿程没有变化；渠中水流为恒定流，且沿程流量不变。只有满足以下全部条件，才会形成明渠均匀流。明渠均匀流流线为平...
