结构推理
如何用模型实验决定小桥过流的流量系数m0(要求阐明模型的设计、可用什么仪器测量有关数据、实验结果如何推广到原型等)?
【正确答案】水流流经小桥桥孔时,由于受到桥孔侧向收缩的影响,过流断面减小,流速增大,形成进口水面跌落,产生与无坎宽顶堰类似的水流现象,因此,小桥桥孔的水力计算可应用无坎宽顶堰的计算公式。
桥孔水流由重力作用控制,故应按重力相似准则设计模型。首先根据实验要求、场地、供水流量以及研究经费等选定长度比尺,然后根据弗劳德准则决定其他所需物理量比尺,如流量比尺。根据原型桥孔宽度、流量和选定的比尺可求得模型桥孔的宽度Bm及流经桥孔的流量:
实验时,可用水位测针或水位跟踪仪测量桥前水深Hm,用三角薄壁堰或矩形薄壁堰测量流量。
流量系数可根据模型中测得的数据,按无坎宽顶堰计算公式计算:
因流量系数为无量纲数,原型的与模型的相同,即
【答案解析】