孔口流

孔口流

水經盛水容器壁上孔口的出流。取水孔、泄水孔及某些以孔口原理設計的量測流量設備的出流,均屬孔口流。控制和調節河流及水庫的閘孔出流,也和孔口流相似。中國古代用以計時的銅壺滴漏就是利用孔口流原理製成的。

孔口流

正文

水經盛水容器壁上孔口的出流。取水孔、泄水孔及某些以孔口原理設計的量測流量設備的出流,均屬孔口流。控制和調節河流及水庫的閘孔出流,也和孔口流相似。中國古代用以計時的銅壺滴漏就是利用孔口流原理製成的。
孔口流 主要問題是流量計算,這不僅與孔口本身的壁厚和形狀有關,而且與影響流束淹沒的下游水位有關。根據下游水位是否影響,將孔口流分成自由孔口出流和淹沒孔口出流。
自由孔口出流 設孔口面積為A,流經孔口的水流流入空氣時,由於水流的慣性,距孔口不遠處,流束斷面面積收縮到最小斷面面積Ae,此C-C斷面稱為收縮斷面(圖1)。Ae=εA,ε稱為收縮係數。收縮不受相鄰壁面影響時,稱為完善收縮。圓形薄壁孔口完善收縮時,ε=0.64。收縮斷面流速孔口流,式中ɡ為重力加速度;H為水頭,一般為自由水面到孔口形心的鉛垂距離;嗘為流速係數,薄壁孔口嗘≈0.97;ɑ為動能校正係數。而流量孔口流,式中μ=ε嗘 稱為流量係數,薄壁孔口μ≈0.62。根據孔口面積和水頭可估算流量。

孔口流孔口流
淹沒孔口出流 孔口下游水面高於孔口,孔口流流入水下,流量孔口流,式中H為上、下游水位差;流量係數μ可參用自由出流的值。
閘孔出流 閘門開啟高度為e,在閘孔下游形成收縮水深he=ε′e,式中ε′為垂直收縮係數,其值依e/H的變化,約在0.6~0.7之間。若下游水深較小,形成自由閘孔出流(圖2),流量孔口流,式中b為閘孔寬度;嗘為流速係數,依閘門情況而異,閘門底板與渠底平齊時,嗘≤0.95。若下游水深較大,則形成淹沒閘孔出流。

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