船闸水力计算.ppt

第五章： 船闸水力计算
★ 船闸水力计算的任务
在船闸总体布置设计基本完成后，应根据闸室输水时间、船只停泊条件以及船闸安全运行的条件要求进行水力计算，提出输水系统各主要部分的尺寸和布置，并反复验算设计的科学性和合理性。
★~。如不采取措施，将对船闸的运转产生不利影响，如形成作用在闸门上较大的反向水头将人字闸门顶开，恶化闸室内的停泊条件等。
练习题
1、思考：船闸输水系统设计应满足哪些基本要求？
2、简述什么是输水廊道换算长度？
3、根据短廊道输水系统水力计算的基本方程式的积分表达式：
（提示：
， t3为阀们全开时间）
试推导灌泄水时间T表达式：
第二节 水力特性曲线的绘制
绘制水力特性曲线的目的：
（1）了解输水过程中所有水力特性的变化情况及其参数的最大值；
（2）进一步进行水力计算的需要，如核算船舶停泊条件、阀门工作条件等。
1、流量系数与时间关系曲线
对于阀门上开小门输水、闸门门下输水以及三角门门缝输水的流量系数均可认为是不变的，而输水孔口面积是变化的。
阀门全开以后的流量系数常数，阀门开启过程中，其值为：

（5-30）
式中：
——瞬时t，输水系统流量系数；
——与时间t相当的阀门开度为n时的阀门局部阻力系数，可按不同阀门型式由表（）选用；
——阀门井或门槽的阻力系数
对平面阀门 =，对反弧形阀门 =0；
——阀门全开后处理阀门段以外的输水廊道阻力系数，包括进口、拦污栅、转弯、扩大、收缩等局部阻力系数以及沿程摩阻损失的阻力系数。
2、水位差与时间关系曲线
（1）对于可以用解析式表示水位差与时间关系的各种输水情况，只要求出各个计算时刻，就可直接得到各个时刻的水位差值。
（2）另外一种方法是分时段逐点计算。对淹没处流廊道输水的一般情况，在阀门开启过程中任一时段末的水位差，当忽略惯性影响时，可按下式计算：

（5-31）
阀门全开后，当考虑惯性影响时，任一时段末的水位差可按下式计算：
（5-32）
式中：
d——惯性水头，m，对集中输水系统可取为零。
第三节 船舶停泊条件的估算
闸室灌泄水而引起的非恒定流以及局部水流，对船舶停泊将产生动水作用力，使系船缆绳产生拉力。
由于影响船舶缆绳拉力大小及变化的因素相当复杂，目前该拉力的确定还不能从理论分析上得到满意的解答，主要借助于水工模型试验。
一、闸室内船舶的停泊条件
进行缆绳拉力估算时，对船舶在闸室内的停靠和系泊条件作如下假设：
①船舶位于闸室纵轴线上，且没有任何水平位移。
②船舶的竖向位移不影响缆绳拉力的水平分力（浮式系船设施）。
在这样的条件下，计算得出的船舶所受的动力作用力，即为缆绳拉力的纵向分力（实验可以测到船舶的横向系缆力）。闸室灌水时，闸室内船舶将受到波浪运动、纵向流速以及局部水流所产生的动水作用力。
1、波浪力
灌水时，闸室内的非恒流所形成的长波运动将使闸室水面产生倾斜。当闸室内停泊的船舶（队）的长度等于或接近闸室长度时，沿船舶的最大水面坡降为：

（5－33）
停泊在倾斜水面上的船舶所受的纵向水平分力（波浪力）＝
考虑到船舶（队）的长度小于闸室长度，且停泊在闸室的任意位置上，灌水初期船舶所受的波浪力表达式为：
（5-34）
2、流速力
灌、