关于流速系数与反弧水流坦化的研究罗勇(新疆伊犁河流域建设管理局，乌鲁木齐830000)〔摘要］流速系数的大小直接反映了溢流面上的能量损失，影响着水舌挑距的计算结果。对于具有挑流鼻坎的溢流坝，当来流与反弧段体形配合不当时，就会出现反弧最低点水深突然增大，而流速系数降低的现象。［关键词］流速系数；反弧水流坦化；挑流鼻坎［中图分类号］TV135［文献标识码］B［文章编号］1006-7175(2010)02-0151-011关于流速系数0的研究成果流速系数的大小直接反映了溢流面上的能量损失,决定了反孤鼻坎上平均流速的大小，从而影响着水舌挑距的计算结果。另外在计算反弧水深、空化数、佛氏数及消能等许多问题时.也与流速系数有关。流速系数的取值取决于多种因素，如堰的型式、堰面糙率、堰面长度、堰面曲率、水流落差、紊流边界层、掺气作用等等，目前大多根据经验公式进行估算。很多科研单位和专家学者通过大量的原型观测、模型试验和理论研究，提出20个以上不同的经验公式。由于各原型观测对象的工作条件不同，各家模型试验的观测手段不同，所以得到的经验公式有很大差异，计算出的结果也差别很大,现列举说明。1.1陈椿庭公式伊q1.4湖南省水利电力勘测设计院公式,0.00725y=1,o.746时)—=0.00223-0.0923屁T1.5王正臬公式伊=0.83—+0.65Z式中扁为堰上水头。1.6李建中公式H/p0.0172+0.99汐p式中F为坝高，H为堰上水头。(4)(5)(6)(1)式中q为堰顶单宽流ffl,m3/s.m；〃为反弧最低点以上水头;g范围：2.5~2.7Cq1.2徐秉衡公式I0.0077右奇7布志(2)5,=/(?)2+(BZ)2式中z'为堰顶至挑坎顶的垂直距离，m；&为堰顶至挑坎顶的水平距离，m；产6范围：0.025~0.2O1.3长江水利水电科学研究院公式07055(3)K=lA/lE”式中E为上游水面至下游河床垂直距离,2流速系数与反弧水流坦化问题对于具有挑流鼻坎的溢流坝，当来流与反弧段体形配合不当时，就会出现反弧最低点水深突然增大，而流速系数降低的现象这种现象被称为流线坦化。在流线为同心圆的假设下，得到流线坦化的判别式：Fr.=-48.51y+13.97y^0.112(7)HuFrc=-16.81y+10.37y>0.112(8)式中P为坝高；H为坝上水头。基于上述分析，根据大量试验资料建议挑流鼻坎最低点水深突然增大，流速系数突然降低的临界条件为：R=3.771—式(9)还可表示为：R_3.77K力_1_Ji-1.6K(9)(10)(下转第156页)［收稿日期］2009-10-19［作者简介〕罗勇(1982-),男，新疆乌鲁木齐人,助理工程师.(普)皿=(1.0~1.2)&。5衅(6)式中FT为收缩起始断面佛劳德数/意义同前。6窄缝挑坎侧墙曲线型式的选择收缩段侧墙曲线型式的变化对窄缝流态影响很大。工程中常见的侧墙曲线型式有外弧、直线、折线、内弧、双内孤(曲面)等5种。试验结果表明，相同来流条件下，它们对应的挑角依次减小，冲击波交汇点以内孤、双内弧最靠近挑坎出口，而且下游冲刷深度是依次变浅，可见水流对撞角劣、务越大，碰撞消能越好。所以侧墙曲线型式以内孤、双内弧为好，而对椭圆、抛物线、流线型等需进一步研究。r=(0.5~0.7)R(8)式中R、r分别为外孤、内弧半径工为挑距;们、B分别为窄缝出口断面宽度、收缩起始断面宽度。7窄缝挑坎侧墙高度的确定(1)侧墙高度不需要高到全部流量从狭缝口通过，狭缝口通过的=(70~80)%Q总，则求得窄缝出口断面面积纳=华，匕是窄缝出口断面平均流速;再由饥按出口断面型式确定侧墙高度。(2)控制侧墙水舌越出点如(4是收缩段起始点到(上接第151页)式中&为挑坎以上水头；流能比。将Dressier方程应用于反弧流动分析中，建立了流线坦化的判别式，该式以炳/禹为坦化判据，并与反弧半径相联系，从而限制了反弧半径的取值，与式(10)具有相同的性质，其表达式为：3RR、Fl\cosa+0.5Fr{一—cosa=-—+—+0.5•,~加仇](R/hy)-[(1一*/£)品(1-*/£)广(ii)式中a为挑坎反弧起点与垂线的夹角MF。为反孤起点处水力参数潢2为反弧水深。当艺■>1・°2~1.05时,可以认为水流处于坦化区。3结语本文探讨了流速系数与反弧水流坦化问题，而挑射水流进入下游尾水的运动情况比较复杂,在此方面还有越出点的距离)与收缩段长度▲的比例，一般牛涵.65〜0.85。用连续性原理必卜=州匕，要是认为收缩段较短，则,则切=饥,再由耕按出口断面型式确定侧...