Движение жидкости в открытых руслах
Основные понятия и определения
Открытые русла:
1. естественные (реки, ручьи);
2. искусственные (каналы, канавы, канализационные и дренажные трубы).
♦ Особенность течения в открытом русле заключается в том, что поток ограничен не со всех сторон (как в трубе), а имеет свободную поверхность, все точки которой находятся под воздействием одинакового давления (атмосферного).
♦ Рассматриваем только равномерное течение, при котором глубина, площадь живого сечения и скорость постоянны по длине.
Очевидно, что при этом поверхность жидкости в канале параллельна поверхности дна канала и уклон Iп = Iд
 |
Уравнение Бернулли для сечений 1 и 2:
,
где Р1 и Р2 – давление в центре тяжести сечений 1 и 2.
(z1 + h1) = (z2 + h2) + h1-2,
или:
Z1 – Z2 = h1-2 → 
→ Ip = Iпов.
Iпов Iр
При равномерном движении жидкости в открытом русле уклон свободной поверхности жидкости равен уклону дна, равен пьезометрическому и гидравлическому уклонам.
Iпов = Iд = Iр = I
Расчет производится по формулам Шези (см. выше):
, (*)
где I – любой из уклонов (который легче определить, обычно Iд). Или:
,
где W – модуль скорости (= С 
).
,
где К – модуль расхода (= 
)
Величины W и К могут быть вычислены предварительно по известным размерам, форме сечения и шероховатости стенок.
|
|
|
Формул для расчета С много (изучить самостоятельно).
Гидравлические расчеты открытых каналов
При гидравлическом расчете открытых каналов встречаются задачи следующих типов:
1. Определение уклона дна, необходимого для пропуска заданного расхода в канале заданной формы сечения с известной глубиной наполнения.
2. Определение расхода жидкости, пропускаемого данным каналом.
3. Определение глубины наполнения или ширины канала для пропуска данного расхода при известном уклоне дна. (задана ширина → найти глубину и наоборот).
(*) Т.е. все задачи из них одна величина не известна, а
две – известны.
В основе расчетов – формула Шези для скорости
Для вычисления С можно использовать, например, формулу Маннинга: 
.
=
т.е. модуль расхода:
Полученная формула связывает величины Q, Iд и геометрические характеристики потока Ω, Rг (Ω = Rг · χ).
♦ Поэтому первые две задачи решаются непосредственным использованием формулы 
для вычисления Q (1-я задача) или Iд (2-я задача).
♦ Для решения третьей задачи:
– задаются формой поперечного сечения
 |
|
|
|
например:
Существуют 2 варианта этой задачи:
♦ известна b.
– задаются рядом значений глубины h и вычисляют соответствующее этому наполнению h значение модуля расхода К
– строят кривую
 |
– откладывают Кр (по известным Q и Iд) и определяют hр
♦ Если известна h, а требуется найти ширину канала b1 поступают аналогично:
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!