Классификация водосливов. Область их применения.
ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В КАНАЛЕ ПЕРЕМЕННОГО УКЛОНАВ основе построения кривых свободной поверхности в канале с переменным по длине положительным уклоном находится дифференциальное уравнение неравномерного движения : (4.1) l-продольная координата вдоль течения; h – текущая глубина; h0- нормальная глубина для рассматриваемого участка П l к – параметр кинетичности в сечении глубиной h. (Пк=1-критическое состояние(h=hк) потока, Пк<1- спокойное состояние (h>hк), Пк>1- бурное состояние(h<hк)). Исследование уравнения (4.1) выявляет важнейшие особенности кривых свободной поверхности в характерных ситуациях. 1. При h → h0 свободная поверхность стремится асимптотически к линии N – N – линии нормальных глубин. 2. При h → hк свободная поверхность потока приближается к линии критических глубин К – К под прямым углом. 3. При h → ∞ свободная поверхность асимптотически приближается к горизонтали. 4. На участках с критическим уклоном i0 = ik свободная поверхность неравномерного движения описывается горизонталью. Методика построения кривых свободной поверхности сводится к следующему. 1. Полагаем длину каждого участка с постоянным уклоном бесконечной. Это гарантирует равномерное движение с нормальной глубиной на удалении от соседних участков и от других возможных возмущений – труб, мостов, перепадов и т.д. 2. Проводим на всех участках линию критической глубины K – K и нормальных N1 – N1, N2 – N2 и т.д., отмечая и соотношение уклонов 3. Построение кривых проводим, рассматривая попарно соседние участки. №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ КРИВОЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКА ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ПО УРАВНЕНИЮ БАХМЕТОВА №3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЫЖОК. СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЯ. СТРУКТУРА ПОТОКА. Гидравлическим прыжком называется скачкообразный переход от бурного состояния потока к спокойному. Так как глубина спокойного потока всегда больше глубины бурного, то внешне гидравлический прыжок выражается во внезапном подъеме свободной поверхности. При этом происходит переход от глубин потока меньше критических, к глубинам больше критических. Глубина h1 бурного потока перед прыжком и глубина h2 спокойного потока после прыжка называются сопряженными глубинами прыжка. Разность этих глубин называется высотой прыжка, расстояние lпр между сечениями с глубинами h1 и h2 называется длиной прыжка. Прыжок возникает всегда, когда при увеличении глубин свободная поверхность пересекает линию критических глубин К–К (рис. 11.1) Характер движения жидкости в пределах гидравлического прыжка следующий. В потоке между сечениями с бурным течением (глубиной h1) и со спокойным течением (глубиной h2) возникает как бы поверхность раздела. Ниже этой поверхности транзитная струя резко расширяется от глубины h1 до глубины h2, выше поверхности раздела образуется поверхностный валец. Движение в вальце имеет сложный характер, он представляет собой водоворотную область с весьма неупорядоченным течением. В поверхностной части вальца преобладает движение частиц жидкости в направлении, обратном основному течению. В зоне раздела между вальцом и основным потоком частицы жидкости движутся в направлении движения основного потока. Валец и основной поток все время обмениваются между собой массами жидкости: в начале прыжка идет захват основным потоком масс жидкости из вальца, в конце прыжка жидкость из основного потока поступает в валец. Движение жидкости на участке прыжка носит пульсирующий неустановившийся. Верхняя поверхность вальца получается неровной, волнообразной. Непосредственно за прыжком находится послепрыжковый участок потока. Прыжок способствует резкому увеличению пульсаций скорости и давления в турбулентном потоке, поэтому поток за прыжком характеризуется интенсивной турбулентностью. На протяжении послепрыжкового участка переход к равномерному течению жидкости и затухание пульсаций.
|
|
|
|
|
|
Типы гидравлических прыжков
|
|
|
Гидравлический прыжок- явление перехода потока из бурного состояния в спокойное, сопровождающееся согласно анализу дифференциального уравнения неравномерного движения резким увеличением глубины.Гидравлические прыжки подразделяются:
Совершенный гидравлический прыжок образуется при соотношении глубин h’’/h’≥2. В таком прыжке в вертикальной плоскости можно различить две зоны. В нижней происходит только поступательное движение жидкости. В верхней образуется насыщенный воздухом (аэрированный) водяной валец, вращающийся на поверхности транзитного потока нижней зоны прыжка.
Волнистый гидравлический прыжок или прыжок-волна возникает при малой разнице между глубинами спокойного и бурного потоков h’’/h’<2. В этом случае поверхностный валец
отсутствует. Прыжок представляет собой ряд постепенно затухающих стоячих волн.
Подпертый гидравлический прыжок образуется при наличии какой-либо преграды на дне русла, например, уступа или стенки. Его длина обычно меньше, чем длина прыжка, образующегося в русле без преграды. При обтекании преграды изменяется направление движения придонного слоя и возникают водоворотные зоны.
|
|
|
Поверхностный прыжок образуется при сходе струи с уступа, например, водосливной плотины. Этот тип прыжка характерен тем, что транзитная, расширяющаяся в вертикальной плоскости струя располагается на поверхности, а внизу у уступа плотины возникает донный валец.
Отогнанный прыжок возникает, когда у гидротехнического сооружения глубина hc(в сжатом состоянии) меньше глубины h’, являющейся сопряженной глубиной потока h.
Надвинутый прыжок образуется при условии, что у гидротехнического сооружения глубина hcявляется сопряженной глубиной потока h.
Затопленный прыжок возникает, если глубина потока h больше глубины h’’, являющейся сопряженной глубиной с hcсооружения.
Классификация водосливов. Область их применения.
Водослив (водосливное отверстие)- та часть сооружения, стесняющего поток, через которое происходит безнапорное истечение жидкости. Стенка, через которую переливается жидкость, называется водосливным порогом или водосливной стенкой. Гребнем водосливного порога называется линия, проведенная в пределах водосливного отверстия по точкам, имеющим наиболее высокие отметки в разных его сечениях.b-ширина отверстия, σ-толщина стенки(порога), Н- статический напор; превышение отметки свободной поверхности в верхнем бьефе над отметкой гребня водосливного порога.
По форме и относительным размерам поперечного сечения порога водосливы подразделяются на водосливы с тонкой стенкой, практического профиля, с широким порогом.
Водосливы с тонкой стенкой характеризуются отрывом от гребня переливающейся через порог струи. Это происходит в том случае, если гребень имеет заостренную форму или толщина стенки с плоским горизонтальным гребнем относительно мала σ/H<0.67.
Водосливы практического профиля по форме поперечного сечения порога могут быть криволинейными или полигональными. Относительная толщина стенки водосливов этого типа 0,67≤σ/H≤(2/3). Занимают промежуточное положение между водосливами с тонкой стенкой и водосливами с широким порогом.
Водосливы с широким порогом – сооружения, на гребне которых при переливе образуется участок с плавно изменяющимся движением. Такой характер истечения наблюдается при σ/H>(2/3).
По условиям сопряжения с нижним бьефом водосливы делятся на неподтопленные, когда отсутствует влияние уровня нижнего бьефа на истечение через водослив, и подтопленные, когда характеристики потока, переливающегося через водослив, меняются с изменением уровня воды в бьефе.
По характеру стеснения потока различают водосливы плоские или без бокового сжатия, когда поток стесняется только в вертикальной плоскости на высоту порога Р, и водосливы пространственные или с боковым сжатием, когда поток, кроме того, стесняется еще и в плане.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 800; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!