水流對平板閘門的推力計算 (1)講解

2014.11水力分析與計算

主講人：劉紅英楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院水流對平板閘門的推力計算水利水電建筑工程動量方程計算舉例水流對平板閘門的推力計算目錄12水流對平板閘門推力計算成果分析3動量方程的應(yīng)用步驟動量方程舉例水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例實例：在某平底矩形斷面渠道中修建水閘，閘門與渠道同寬，采用矩形平板閘門且垂直啟閉，如圖(a)所示。已知閘門寬度m，閘前水深m，當(dāng)閘門開啟高度m時，閘后收縮斷面水深m，水閘泄流量m3/s。若不計水頭損失，求過閘水流對平板閘門的推力。圖(a)1.動量方程舉例：

解:第一步取過水?dāng)嗝?—1、c—c之間的全部水流為控制體，如圖(b)所示。根據(jù)連續(xù)方程，可得11cc圖(b)m/s

m/s

水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例1.動量方程舉例：

第二步：沿水平方向選取坐標(biāo)X軸，如圖(c)所示。過水?dāng)嗝?—1流速v1和過水?dāng)嗝鎐—c的流速vc均沿水平方向，流速與X正方向一致。X11cc圖(c)v1

vc

水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例1.動量方程舉例：

第三步：分析控制體的受力，并標(biāo)出全部作用力的方向,如圖（d）所示。過水?dāng)嗝?—1和c—c上的動水壓力P1和Pc，閘門對水流的作用力R，重力G與水流方向垂直。X11cc圖(d)v1

vc

P1

Pc

RG水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例1.動量方程舉例：

重力G沿垂直方向，故在X軸上無投影，1—1斷面和c—c斷面的動水壓力：KN

X11cc圖(d)v1

vc

P1

Pc

RGKN

水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例1.動量方程舉例：

第四步：列X方向的動量方程式。設(shè)閘門對水流的反作用力為R，方向水平與X軸為反方向。

取

，得KNX11ccv1

vc

P1

Pc

RG水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例1.動量方程舉例：

2.成果分析：

因為求得閘門對水流的反作用力R為正值，說明假定的方向即為實際方向，則水流對閘門的作用力KN，方向與X軸的正方向相同，如圖（e）所示。X11cc圖(e)v1

vc

P1

Pc

RG水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例3.動量方程的應(yīng)用步驟第一步：取控制體?？刂企w由下列諸控制面圍成：液流兩端的過水?dāng)嗝?，與流動方向相垂直；固體(或氣體)邊界與液流的接觸面，與流動方向相切。第二步：選坐標(biāo)系。坐標(biāo)平面xoy的方位可以任意選，以能盡可能方便計算為原則。水流對平板閘門的推力應(yīng)用舉例第三步：分析控制體上所受諸外力。一般包括：重力，動水壓力，邊界反力，摩阻力。第四步：列動量方程式。動量和外力是矢量，它們被投影到坐標(biāo)軸上時，應(yīng)注意其正、負(fù)號。動量的方向由流速方向確定。待求量按先行假定的方向計算，若計算結(jié)果待求量是正值，則表明假定是正確的；若計算結(jié)果是負(fù)值，則表明當(dāng)初假定的方向是錯誤的，應(yīng)該相反。主持單位:

廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院參建單位:楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院