На головну

Основні визначення

  1. Amp; 10. Основні напрямки сучасної філософія історії
  2. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  3. I. Основні і допоміжні процеси
  4. II. 6.4. Основні види діяльності та їх розвиток у людини
  5. II. Основні завдання та їх реалізація
  6. III. Метод визначення платоспроможності фізичних осіб, розроблена Ощадбанком Росії.
  7. III. Основні етапи міжнародних відносин в Новий час.

Відкриті русла (потоки) можуть бути як природні (Річки, струмки), так і штучні (Канали, лотки і різні воднотранспортних споруди). У відкритих руслах спостерігається турбулентний режим руху. Максимальні швидкості мають місце в середній частині потоку, у вільній поверхні його; по дну і укосів русла швидкості зменшуються.

Відкриті потоки, на відміну від напірних, мають вільну поверхню, яка не відчуває впливу твердих стінок і межує з газовим середовищем (атмосферою). Вільна поверхня є поверхнею розділу між двома середовищами, і через велику різницю щільності між крапельної рідиною і газом впливом газу на вільну поверхню в полі сили тяжіння можна знехтувати. Тому зміна твердих меж потоку - дна або стінок (розширення, звуження або перешкоду в ньому) неминуче призведе до деформації живого перетину і, отже, до зміни координат вільної поверхні.

Поздовжній ухил дна. Поздовжнім ухилом дна i0 (Або геометричним ухилом) називається відношення, рис.1.1

(1.1)

 При малих значеннях ? можна приблизно вважати ~ ~  Якщо розглядається кінцевий по довжині ділянку дна, рис. 1.2, то визначення ухилу буде таким

. (1.2)

Якщо геометричні позначки дна знижуються в напрямку течії, то ухил називається позитивним або прямим (i0> 0), Мал. 1.2. Якщо дно горизонтальне, то ухил називається нульовим (i = 0), Мал. 1.3. Якщо геометричні позначки дна підвищуються в напрямку течії, то ухил називається негативним або зворотним, Рис.1.4.

глибина потокуh - Відстань по нормалі від дна до вільної поверхні.

Геометричні елементи перетину. Найбільш поширеними є канали прямокутного і трапецеидального перетинів. Найважливішими геометричними елементами при розрахунках є: площа поперечного перерізу S, Змочений периметр ? і гідравлічний радіус R = S / ?.

Відкриті русла діляться на дві категорії: призматичні і непрізматіческіе.

Непрізматіческіе русла - Такі, форма поперечного перерізу яких змінюється уздовж русла; наприклад, розширюються або звужуються канали. Типовими прикладами непрізматіческіх русел є русла річок.

призматичні русла- Такі, в яких геометричні параметри перетину залишаються постійними по всій довжині.

Найбільш поширеним профілем відкритого каналу є трапецеїдальний профіль. Пояснюється це тим, що бічні укоси його значно більш стійкі, ніж укоси перетинів інших видів, крім того, спрощується виконання робіт при будівництві каналів. Канали великих розмірів прямокутного перетину влаштовують, як виняток, при прориття каналів в кам'яних породах, при крайньої обмеженості території, по якій прокладається траса каналу.

Круглий перетин застосовується тільки при спорудженні каналів замкнутого перетину, труб-каналів.

Трикутна форма перетину каналів застосовується рідко і може бути викликана лише особливими вимогами.

Прямокутний перетин Трапецеїдальне перетин

 (1.3)

 (1.4)

 (1.5)


Зауваження 1.1. Для каналу будь-якої форми поперечного перерізу елемент площі  , Мал. 1.7 може бути визначений як

, (1.6)

так як при малому  заштрихований елемент можна приблизно вважати прямокутним; тому

 (1.7)

Завдання 1.1.Показати, що для прямокутного і трапецеидального русел великий ширини (плоских), але кінцевої глибини гідравлічний радіус можна прийняти рівним глибині потоку.

Рішення. Для прямокутного русла чисельник і знаменник дробу, що виражає гідравлічний радіус, ділимо на b і знаходимо межа при дуже великому значенні ширини b русел, тобто

 абоR »h. (1.8)

Аналогічно вирішується завдання для русла трапецеподібні перетину.

1.2. Основні розрахункові залежності

Рівняння нерозривності.Для відкритих потоків справедливо і виконується в кожному перетині рівняння нерозривності (рівняння сталості витрати)

, (1.9)

де V - Середня швидкість. S - площа перерізу. Особливо простий вигляд рівняння (1.9) приймає для прямокутного призматичного русла

, (1.10)

де h - Глибина, b - Ширина.

Необхідно мати на увазі, що в природних руслах можна очікувати суворого виконання (1.9), так як в них має місце приплив рідини (джерела, притоки і т. Д.), А також випаровування, фільтрація і відбір її для цілей водопостачання.

Рівняння Бернуллі.Для безнапірних (відкритих) потоків має залишатися справедливим рівняння Бернуллі

. (1.11)

Розглянемо специфіку його застосування до відкритих потокам. Одне з основних умов застосування рівняння Бернуллі- рух в обраних перетинах має бути плавноізменяющімся - залишається і в цьому випадку. Відлік геометричних висот проводиться від площини порівняння до даної точки, рис.1.8.

 Застосуємо рівняння Бернуллі до двох перетинах 1 і 2, що знаходиться на деякій відстані одне від іншого. Відмітка дна в першому перетині z1, глибина h1, Середня швидкість V1, А в другому перетині відповідно z2, h2 и V2. З урахуванням цих позначень рівняння Бернуллі, записане для перетинів 1 і 2 набирає вигляду

, (1.12)

де hw - Втрати механічної енергії на ділянці від перетину 1 до перетину 2.

Якщо два перетину розташувати на нескінченно малій відстані dl один від одного, рис. 1.1., То рівняння Бернуллі набуде вигляду

, або . (1.13)

часто беруть и .

Завдання 1.2.Показати, що при рівномірному русі втрати на ділянці l рівні . Пояснити фізичний зміст цього результату.

Рішення. Застосовуючи рівняння Бернуллі до двох перетинах в рівномірному потоці, віддаленим на відстані l, отримаємо hw= . Фізичний сенс цієї залежності в тому, що при рівномірному русі кінетична енергія в перетинах 1 і 2 має одне і теж значення, а різниця (z1-z2) точно дорівнює втратам.

 



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

А. М. Калякін | Завдання 1. | Завдання 2. | Завдання 3. | Питома енергія потоку | Питома енергія перерізу | критична глибина | Критичним ухилом називається ухил дна, при якому нормальна глибина дорівнює критичної. | Нерівномірний рух у відкритих руслах | Загальний випадок |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати