Головна

Розподіл швидкостей у відкритих каналах при рівномірному русі.

  1. IV.2 Розподіл годин за темами та видами навчальної роботи.
  2. Алгоритм автоматичного формування парних симетричних ключів шифрування-дешифрування відкритих повідомлень на робочих станціях абонентів корпоративної системи.
  3. альтернативне розподіл
  4. Аналіз факторів, що впливають на розподіл доходів населення
  5. Барометрична формула і розподіл Больцмана
  6. Барометрична формула. РозподілБольцмана
  7. Біноміальний розподіл

У відкритих руслах швидкість збільшується від дна до поверхні і від берегів (стінок каналу) до осі потоку. Максимальна швидкість через тертя об повітря має місце приблизно на глибині 0,15  від поверхні потоку.

Розподіл швидкостей у відкритих широких каналах досить добре описується емпіричний формулою Базена

 (13.1)

де  швидкість на відстані у від дна,  - Середня швидкість в перерізі потоку,  - Коефіцієнт Шезі,  - Глибина потоку.

Для штучних каналів часто рекомендується формула для розподілу швидкостей (при )

 (13.2)

де  - Швидкість на глибині .

Розподіл швидкостей по глибині в відкритих каналах необхідно знати для визначення допустимих швидкостей.

При проектуванні відкритих каналів допустимі швидкості необхідні знати, щоб оцінити економічні витрати на будівництво, так як вибір швидкості течії визначає розміри каналу. Вибір крайніх значень швидкостей - мінімальних і максимальних обумовлений такими причинами. При малих швидкостях перетин каналу виходить більшим, що, збільшуючи обсяг земляних робіт, робить будівництво дорожче. Крім того, при малих швидкостях руху відбувається замулення каналу внаслідок осідання зважених в рідини частинок, що переносяться потоком. В результаті в замулених каналах повинна проводиться регулярна прочищення, іноді дуже дорога. При великих швидкостях перетин каналу виходить менше, це зменшує обсяг земляних робіт, але при цьому потрібно більш міцне покриття стінок каналу, так як поточна вода здатна руйнувати навіть міцні матеріали, наприклад, камінь (грунти розмиваються водою навіть при помірних швидкостях). Кріплення стінок і дна каналу вимагає додаткових витрат і матеріалів.

Таким чином, необхідно, щоб швидкість руху води в каналах  була б нижче максимально допустимої величини швидкості для даного виду грунту (або кріплення) і одночасно була б вище мінімально допустимої швидкості, тобто

.

Для незв'язних грунтів (пісок, гравій, галька) отримані формули, в яких допустимі швидкості залежать від середнього діаметра частинок грунту  і від глибини потоку .

За умови  рекомендується формула Б.І. Студенічнікова

 , (13.3)

і при  формула А.М. Латишенкова

 , (13.4)

в цих формулах  вимірюється в метрах,  - В мм.,  - В м / с.

Незаіляющую швидкість (в м / с) -  можливо визначати за формулою І.І. Леві

 , (13.5)

де  - Середній діаметр зважених часток, мм;  - Гідравлічна крупність цих частинок, тобто швидкість їх осадження в стоячій воді, мм / с;  - Гідравлічний радіус, м;  - Коефіцієнт шорсткості.

14. Гідравлічний розрахунок відкритих каналів замкнутого перетину.

Канали, що працюють при частковому заповненні перетину, зустрічаються в підвідних магістралях безнапірних водоводів, в каналізаційній мережі і в різних штучних спорудах.

Круглі і інші криволінійні перетину безнапірних труб характеризуються тією особливістю, що найбільша витрата рідини і найбільша середня швидкість в цих перетинах мають місце не при повному, а лише при частковому заповненні. Якщо в разі круглого перетину простежити за зміною величини площі живого перетину і периметра в міру збільшення ступеня наповнення труби, то стають зрозумілими такі закономірності.

При порівняно малих наповнення живий переріз зростає швидко, так як зростає ширина перетину одночасно з глибиною. Потім, після заповнення половини перетину зростання площі живого перетину сповільнюється, тому що зі зростанням глибини ширина перетину вже не збільшується, а зменшується. В подальшому, для зони, близької до повного заповнення, зростання площі живого перетину стає мінімальним.

 Ріс.14.1
 При заповненні верхній частині перетину змочений периметр зростає швидше, ніж площа живого перетину, і тому починає зменшуватися гідравлічний радіус, що призводить одночасно і до зменшення витрати і швидкості.

Необхідно мати на увазі, що в трубах, які працюють неповним перетином рівномірний рух встановлюється при досить великій зоні їх довжині. При рівномірному русі для розрахунків використовується формула Шезі з урахуванням особливостей, зазначених вище.

Витрата і середня швидкість в каналах замкнутого перетину визначається за формулами:

 , (14.1)

 , (14.2)

 де  - Відносна видаткова характеристика,  - Відносна середня швидкість,  - Видаткова характеристика і  - Середня швидкість при неповному заповненні. індекс «  »У величин відповідає повному заповненню.

Для круглих труб графік залежності величин А і В від відносної глибини наповнення  представлений на рис. 14.1. З графіка видно, що значення А і В мають максимум при  (Для А) і  (Для В).

В даному випадку також можливо вирішувати три завдання, аналогічно трьом завданням за розрахунком відкритих каналів, причому рішення задачі про знаходження витрати (перша задача) при всіх інших заданих параметрах є основним.

Для круглого перетину алгоритм вирішення першого завдання наступний:

1. Визначають

2. Знаходять (при заданих и  ) величину .

3. Визначають за графіком на рис. 14.1 величину А.

4. Знаходять витрата за формулою 14.1.

Якщо необхідно розрахувати труби або тунелі спеціальних форм, відмінних від кругової, то застосовують ті ж формули (14.1) і (14.2). Величини А і В визначаються по відповідному кожної формі перетину графіком, що приводиться в довідниках.




Попередня   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   Наступна

Водозливи з тонкою стінкою (з гострим ребром) | Водозлив з широким порогом | Затоплений водозлив з широким порогом | Число Фруда як відношення швидкостей. | Хвильові руху рідини. | Швидкість поширення хвиль на поверхні потоку. | Поширення хвиль на вільній поверхні потоку рідини. | Обтікання перешкоди плоским потоком ідеальної рідини. | Хвилі при обтіканні перешкод. | Основні визначення. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати