巴歇尔槽简介及其水力特性

巴歇尔槽是巴歇尔先生改进并定型的，其原理是文丘里效应。巴歇尔槽结构复杂，参数多，制造要求高。沿水流方向由进口收缩段、喉道段、出口扩散段组成。进口收缩段过水断面宽度逐渐减小至喉道宽度，底坡为平坡；喉道段过水断面宽度不变，底坡为陡坡；出口扩散段过水断面宽度逐渐增加，底坡为反坡。通过收缩段、喉道、扩散段结构，形成文丘里效应，在喉道附近形成临界流，使得流量和水位形成单一的相关关系，只要测量出水位，就可以计算出相应的流量。其优点是计量准确、水头损失小、不易淤堵、测量方便，缺点是结构复杂、要求精度高，安装费用高。近年来中小型量水槽大部分使用定型产品，各部分尺寸可以精确控制，解决了制造精度问题。水力特性水流在进入到巴歇尔槽前渠道中，一般是均匀缓流，佛汝德数Fr<1；在进入渠道和巴歇尔槽连接段后，底坡为负坡i<0，在边界约束下，过流断面、水深和流速都逐渐减小，水位逐渐增高；在进入到进口收缩段后，底坡为平坡i=0，过流断面迅速减小，水位继续升高，流速减小；水流进入喉道后，过水断面基本不变，平坡变为正陡坡（i>ik），水流在重力作用下加速，变为临界流或急流，Fr逐渐增加而大于1；出口扩散段过水断面逐渐加大，底坡为负坡，流速减小，水位逐渐抬高，Fr逐渐变小而小于1，连接下游渠道后渐成为明渠均匀流。水流在巴歇尔槽内的流动是不稳定的，流速、流向随时间、空间位置发生变化。由于水流受到进口收缩段边墙的反射作用，槽内的流速分布不均，存在横向流速，水位在横断面上呈现出中间高、两侧低的状态，紊流强度较高。在喉道段及出口扩散段，由于受底坡及侧边界急剧变化的影响，水流在重力作用下迅速加速、减速，造成了槽内水流流态紊乱，使得整个槽内水流流速及流向分布在空间和时间上不稳定，形成非恒定流。