Водослив с тонкой стенкой. Условия его работы. Область применения. Формула расхода.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

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.

При истечении через неподтопленный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия с отверстием прямоугольной формы наблюдаются формы струи: если под струю обеспечена подача воздуха, образуется свободная струя(а); при давлении под струей образуется отжатая или подтопленная струя(б,в); при еще большем значении вакуума над струей может образоваться прилипшая струя(г).

Наиболее устойчивой является свободная струя. Водосливы со свободной струей используются главным образом как измерители расходов. При этом должны быть обеспечены отсутствие бокового сжатия и подтопления водослива и подвод под струю воздуху, необходимый для поддержания там атмосферного давления. Расход определяется :

Q=mεσ_пb Н₀^3/2, где m- коэффициент расхода водослива, ε-коэффициент бокового сжатия, σ_п- коэффициент подтопления, H₀=H+αV₀²/2g-гидродинамический напор на гребне водослива, m=0,405+0,0027/H, если b≤2м, Р≤1,13, Н≤1,24.

Подтопленный водослив с тонкой стенкой наступает при:

1) Уровень нижнего бьефа должен быть выше порога водослива, глубина подтопления должна быть положительной.

2) В нижнем бьефе за водосливом сопряжение должно осуществляться по типу затопленного прыжка

, где z-перепад уровней верхнего и нежнего бьефа

Водосливы с боковым сжатием

Формы свободной поверхности потока на водосливе с широким порогом. Условия подтопления. «Короткий» и «длинный» водослив.

Входное ребро водосливов с широким порогом чаще делают скошенным или закруглённым для уменьшения местных сопротивлений. Поскольку на гребне водослива с широким порогом имеется участок с плавно изменяющимся движением, для получения зависимости пропускаемого через отверстия водослива расхода от напора H и глубины на пороге h может быть использовано уравнение Бернулли. Форма свободной поверхности на гребне неподтопленных водосливов с широким порогом, как установлено, определяются величиной δ/H.
Группы, на которые подразделяются водосливы, по форме свободной поверхности:
1) при 2<δ/H<3-4 в этом случая средний участок с плавно изменяющимся движением весьма короткий, в конце образуется сжатое сечение глубина в котором меньше критической

2) при 3-4<δ/H<7-9 здесь от сжатого сечения устанавливается кривая подпора. В этом случая в сжатом сечении запас энергии оказывается достаточным для преодоления сопротивления на среднем участке потока в бурном состоянии. Далее под силой тяжести на выходном участке образуется водопад

3) при 7-9<δ/H<11-12 в этом случае энергия потока в сечении недостаточна для того, что бы поток в бурном состоянии преодолел сопротивления на среднем участке. Поэтому поток переходит их бурного состояние в спокойное через прыжок-волну

4) при δ/H> 11-12 сечение затапливается и на среднем участке гребня водослива устанавливается кривая спада.

Для подтопления первых 3 групп h_б>P+h_кр недостаточно. Для подтопления необходимо затопить сжатое сечение на гребне, а это произойдет при глубине нижнего бьефа равном h_б>h_c^’’+P. Для подтопления водослива четвертой группы критерия h_б>P+h_кр достаточно.

8. Одноступенчатый перепад. Определение глубины в сжатом сечении.

Одноступенчатый перепад состоит из входной части, вертикальной, наклонной или криволинейной стенки падения или водобоя. Расчет его заключается в определении глубин водотока на входном участке и на водобое, а также длины водобоя. Зная глубины и длину водобоя, можно найти скорость движения воды на всех участках перепада и подобрать типы его одежды.
В конце входной части перепада глубина водотока всегда равна критической или меньше ее. По мере свободного падения накапливается кинетическая энергия струи за счет потенциальной => у места падения струи в нижнем бьефе в сечении С-С скорость будет больше, чем в сечении 1-1 входного участка перепада, а глубина h_cсоответственно должна быть меньше критической, такое сечение называют сжатым. Его глубина может быть определена по ур-ю Бернулли.

Это уравнение решается методом подбора для трапецеидального и прямоугольного сечения по графикам Рахманова и Чертоусова. Скорость:

По параметрам A и B, где φ находится по графику зависимости от h_кр/Р, с помощью графика Рахманова находят отношение h_c/E₀, откуда выражают h_c.

Дальность отлета струи определяется по формуле:

или l= .

Если в сечении 1-1 h=h_кр, то по предложению Журина длина определяется по более простой формуле: .

Расчет водобойного колодца.

Расчёт гасителя энергии за быстротоком сводится к определению глубины d и длины l_k водобойного колодца.

быстротоком сводится к определению глубины d и длины l_k водобойного колодца.

(10.7)

b – ширина канала понизу в сжатом сечении; m – коэффициент заложения откосов в этом же сечении.

ф = 0,95

#10Расчет перепада колодезного типа

Гашение энергии на перепадах колодезного типа (рис. 10.1) осуществляется с помощьюзатопленного подпертого гидравлического прыжка.Это определяет и методику расчета глубины колодца d0 и длины ступени .

1. По условиям схемы рис. 10.1 запас энергии в сечении 1-1 до падения относительно плоскости отсчета 0-0 равен E0= Р+Н0,где Н0 - гидродинамический напор перед водобойной стенкой коэффициентом расхода m = 0,4, определяется из формулы расходаводослива

Статический напор Н на этом этапе тоже неизвестен. В первом приближении можно положить Н ≈ Н0.В этом случае зависимость (10.1) получает вид

2. Определяют глубину сжатого сечения hс (см. рис. 10.1) при запасе энергии E0= Р+Н

7. Определяют окончательно глубину колодца d0

6. Длина ступениLст определяется как сумма трех характерных расстояний:

Lотл – дальности отлета струи ;Lп.п. – длина подпертого гидравлического прыжка

Окончательно

№11Быстротоки,особенности движения потока них и расчет

Быстротоком называют искусственное открытое русло с уклоном дна больше критического, направляющее быстротекущий поток воды из верхнего участка водовода в нижний. Ширина дна лотка быстротока может быть равной или меньше ширины дна подводящего русла. Движение воды вызывает потерю устойчивости течения на водоскате и образование катящихся волн, т.е. появление сверхбурного течения.
1. Определяют ширину быстротока :где

n - коэффициент шероховатости быстротока;h₀ - глубина воды в быстротоке, м;v₀ - допускаемая скорость течения на быстротоке, м/с.

2. Определяют глубину воды в конце быстротока:

3. Определяют глубину воды на входе в быстроток из канала с уклоном I < I_кр, которая равна критической:

4. Выясняют условия затопления струи на выходе из быстротока в русло с уклоном меньше критического. вычисляют вторую сопряженную глубину прыжка:

Если глубина h_б в русле за быстротоком больше, чем глубина за прыжком h", то прыжок затоплен, и скорость за быстротоком определяется глубиной потока h_б. Если же эта глубина меньше, чем глубина h" (то есть h_б < h"), то за быстротоком следует устроить водобойный уступ (колодец), глубина которогоd = 1,1h" - h_б.

Необходимую длину водобойного колодца рассчитывают по формуле подпертого прыжка:

l_кол = 3(h" - h₀).

№12Методика гидравлического расчета малых мостов

При гидравлическом расчёте малого моста следует придерживаться следующей последовательности.

1. Выбирают допустимую неразмывающую скорость исходя из характеристики грунта или вида крепления подмостового русла

2. Вычисляют критическую глубину, соответствующую :

3. Определяют схему работы моста и устанавливают глубину под мостом:

если то мост не подтоплен и глубина под мостом равна критической

если то мост подтоплен и глубина под мостом равна бытовой

4. Определяют отверстие моста, соответствующее заданному расходу и полученной глубине:

Если вследствие небольшой величины отверстие моста получается больше максимального типового, то с целью уменьшения его следует рассмотреть варианты с различными типами крепления подмостового русла с соответствующим увеличением значений

5. Определяют критическую глубину для принятого отверстия моста и проверяют схему протекания под мостом.

.6. Вычисляют действительную скорость под мостом и проверяют условие неразмываемости подмостового русла.Скорость под мостом Эта скорость должна удовлетворять условию .

7. Определяют глубину воды перед мостом и проверяют условие по обеспечению минимального запаса от низа пролётного строения до поверхности воды.

Глубину воды перед мостом находят по формуле

Затем вычисляют запас

и проверяют условие

8. Выполняют с соблюдением вертикального масштаба схему протекания потока через сооружение с указанием всех глубин и высоты расположения низа пролётного строения

№13 Смотри вопрос №12

Вопрос №14 Безнапорные дорожные трубы. Основные схемы протекания воды при уклоне дна i0=iк. Условия подтопления. Методика расчёта.

Безнапорные дорожные трубы работают как длинные водосливы с широким порогом, отношение их длины к напору составляет L/H>15-30. Если уклон трубы довести до критического или немного превысить его, то режим подтопленного водослива за счёт сопротивлений по длине будет исключён. Поэтому условия i0>ik является обязательным для проектировщика.

Если сжатое сечение не затоплено т.е прыжок за ним или отсутствует , или является отогнанным или надвинутым(hб1,hб2,hб3) то труба работает как свободный водослив с широким порогом.

Последний случая характерен равенством hc=h где h-глубина образовавшаяся под влиянием бытовой глубины hб3. Следовательно при любой бытовой глубине hб4>hб3 гидравлический прыжок в сжатом сечении будет затопленным а труба станет работать как подтопленный водослив с широким порогом. При затопленном сжатом сечении гидравлический прыжок исчезает

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1813; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!