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急流和缓流表示流体的流动强度。它们定性的区别可观察流水遇到障碍物(大石块、桥 墩等)时的表现
发表日期:2020/2/15       点击:587
急流、缓流和福劳德数
按边界条件的不同,液体流动可分为管道流和明渠流两种类型。前者是液体充满了管 道的流动,为有压流;后者为液体(水介质)表面与大气接触的自由表面,如河道、水渠,是在 重力作用下的流动,为无压流。流体流动的规律大多是研究管道流获得的,其规律经过校正 也适用于明渠流。沉积学所研究的对象大多是明渠流,明渠水流中按流动强度可分为急流、 缓流和临界流三种流态。
急流和缓流表示流体的流动强度。它们定性的区别可观察流水遇到障碍物(大石块、桥 墩等)时的表现(图3-2),即缓流在障碍物处发生水面跌落,而障碍物上游水面发生壅高,并 延伸到上游相当远处;而急流在障碍物处激起浪花,一涌而过,只在障碍物附近的水面有所升 髙,而对稍远的上游水面不发生任何影响。这表明缓流能将障碍物的干扰向上游传播,而急流 只能引起局部f扰,不能向上游传播。
图3-2急流(a)和缓流〇)遇到障碍物时的流动特点 (据华东水利学晚,幻
福劳德数(f>)是判别流体流动强度的准则,表示为:

式中:心为福劳德数(Fronde nimiber) 为流速为重力加速度A为水深。福劳德数(Fr) 是一个无量纲数。当& =]时,说明水流受惯性力与重力作用相等,为临界流动状态;fr>l 时,惯性力作用大于重力作用(惯性力起主导作用),水流为急流,也称高流态;当心时, 惯性力作用小于重力作用(重力起主导作用),水流为缓流,也称低流态。?
由上述力学分析可看出,急流和缓流的变化受重力控制,故这种流态变化只出现在明渠流 中,管道流中不存在,因为它不受重力影响。明渠条件下,要使R值达到1,要求水深10%流 速9.9m/S,这样高的流速在自然界中极为罕见,在浅水环境中,流速一般只有2m/s。因此,急 流一般在局部地段或几厘米至几米的浅水条件下才出现。
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