загрузка...
загрузка...
На головну

РЕКОМЕНДАЦІЇ З вирішенням завдань

  1. I. ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ
  2. II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ ЗАВДАНЬ І ОФОРМЛЕННЯ КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ
  3. II. Методичні вказівки по виконанню випускної кваліфікаційної роботи
  4. II. Перелік завдань контрольної роботи
  5. III Методичні вказівки по складанню щоденника з практики
  6. III етап рішення професійних завдань
  7. III. Загальні методичні вказівки щодо виконання курсової роботи

1.1 Заданіе1.Виконати розрахунок трапецеидального каналу на рівномірний рух: визначити розміри живого перетину; перевірити канал на неразмиваємость.

 
 

 В якості вихідних даних задаються: нормальний витрата води в каналі Qнорм, Коефіцієнт форсування Доф, Ширина каналу по дну b або глибина наповнення h, поздовжній ухил дна каналу I, тип ґрунту.

Малюнок 1.1 Схема до розрахунку трапецеидального каналу

Розміри живого перетину рекомендується визначити методом підбору з використанням формули Шезі / 2 /:

Q = wC ? ORi = КOi (1.1)

де Q - витрата води;

w - площа живого перетину потоку;

C - коефіцієнт Шезі, визначається за формулою І. І. Агроскин:

С = 1 / n + 17,72lgR,

де n - коефіцієнт шорсткості стінок

R = w / c - гідравлічний радіус;

c - змочений периметр;

i - гідравлічний ухил (при рівномірному русі дорівнює ухилу дна).

К = wCOR - видаткова характеристика (модуль витрати).

Найбільш просто вирішується завдання, коли невідомий один з розмірів b або h. В цьому випадку задаються рядом значень шуканої величини (5-6 значень) і для кожного з них послідовно обчислюють площу живого перетину w, змочений периметр c, гідравлічний радіус R, коефіцієнт Шезі С, модуль витрати К. Необхідні для розрахунку величини - коефіцієнт закладення m і коефіцієнт шорсткості стінок n знаходять по типу грунту з довідкових таблиць. Розрахунок ведеться в табличній формі. За результатами будується графік залежності К = f1(B) або К = f2(H), з нього по обчисленому значенню Донеобх= Q / Oi знаходиться шукана величина.

Якщо невідомі одночасно b і h, завдання вирішують тим же способом, попередньо визначивши відносну ширину каналу b = b / h.

При проектуванні трапецеидального каналу гідравлічно найвигіднішого профілю використовують аналітичний вираз:

bгн=  . (1.2)

В інженерній практиці часто застосовують формулу С. А. Гіршкана:

b =  . (1.3)

За відомою величиною b, здався, наприклад, поруч значень b, обчислюють h, w, c, R, С, К і, побудувавши графік залежності К = f (b), знаходять з нього по Донеобх шукану ширину bпозов. Потім з урахуванням b = b / h визначають другу невідому величину hпозов.

При перевірці каналу на неразмиваємость як розрахункової витрати приймають форсований витрата Qфорс= Доф? Qнорм. За значенням Qфорс для ширини каналу, що відповідає нормальному витраті Qнорм, Визначається глибина наповнення hфорс. Розрахунок ведеться за формулою (1.1) в табличній формі методом підбору шуканої величини h.

Потім з рівняння витрати Q = uw обчислюється середня по живому перерізу швидкості uфорс і перевіряється виконання умови:

uфорс ? uнер, (1.4)

де uнер - Максимальна допустима нерозмиваюча швидкість; залежить від виду грунту або типу зміцнення каналу. Може бути знайдена за таблицями, відомим емпіричним формулам / 2,3,4 /.

при uфорс> uнер слід прийняти зміцнення стінок і дна каналу, що забезпечує дотримання умови (1.4).

1.2 Завдання 2.Виконати розрахунок каналу на нерівномірний рух: встановити характер кривої вільної поверхні; розрахувати координати кривої вільної поверхні, за результатами розрахунку побудувати поздовжній профіль каналу.

Нерівномірний рух в призматичному каналі забезпечується пристроєм в ньому підпірного споруди або перепаду. Вихідні дані взяти з завдання п.1.1. Глибина води перед спорудою задається.

При виконанні завдання рекомендується використовувати спосіб Б. А. Бахметева / 2 /. Розрахункове рівняння має вигляд (для ділянки кривої вільної поверхні між перетинами 1-1, 2-2:

il / h0= h2-h1- (1-jср) [J (h2) - J (h1)], (1.5)

де l - відстань між перетинами з глибинами h1, h2;

h0 - Нормальна глибина;

h1, h2 - Відносні глибини потоку, відповідні h1, h2;

jср - Середнє значення j1 і j2, Знайдених по глибинах h1 і h2;

j (h1), J (h2) - Функції Бахметєва.

В ході розрахунку канал розбивається перетинами на кілька ділянок (не менше трьох) і визначається довжина l кожного з них за рівнянням (1.5). При цьому глибинами потоку в суміжних перетинах h1 і h2 задаються в діапазоні зміни глибин на всій довжині каналу з нерівномірним рухом (рисунок 1.2).

Малюнок 1.2 Схема до розрахунку каналу

Розрахунок виконується в наступному порядку:

1) Визначають методом підбору критичну hк глибину з рівності aQ2/ G = w3к/ bк;

2) Встановлюють тип кривої вільної поверхні.

Для цього проводять аналіз диференціального рівняння нерівномірного руху при відомих значеннях h0, hк і прийнятій величині h.

3) Визначають координати точок вільної поверхні.

Для намічених перетинів по відомим глибин h розрахунком визначають довжини ділянок. В кінцевому перетині (перед регулюючим спорудою) глибина потоку hкон задається умовою, а в початковому перерізі (вгору за течією далеко від споруди) - наближається до нормальної глибині h0 і приймається рівною hнач= h0± 0,05 м. Глибини потоку в інших перетинах приймають в діапазоні зміни h від h1 до hкон.

За значеннями h для кожної ділянки обчислюють відносні глибини h1= h1/ h0 і h2= h2/ h0, Величини j1,2= aiC2b / gx і jср= (J1+ j2) / 2, гідравлічний показник русла х, А потім по таблиці П 4/2, стр.639 / 2 / знаходять функції j (h1) І j (h2) І за рівнянням (1.7) визначають відстані l.

При визначенні j1,2 коефіцієнт Коріоліса приймають a1,2»1 (для турбулентного режиму).

Значення гідравлічного показника русла х для трапецеидального каналу при i> 0 можна визначити по залежності Б. А. Бахметева:

2 (lgK1-lgK2) / (lgh2lgh1), (1.8)

де K1, K2 - Модулі витрати, відповідні глибин h1 і h2.

Для кожної ділянки по глибинах на початку і кінці обчислюють витратні характеристики К = wСOR. і за формулою (1.8) визначають гідравлічний показник русла.

знайдене значення х округлюють до найближчого табличного значення / 2 /.

Визначивши з рівняння (1.7) довжини l всіх розрахункових ділянок, отримують дані для побудови кривої вільної поверхні.

Результати розрахунку зводять в таблицю і виконують побудову кривої вільної поверхні.

1.3 Завдання 3. Виконати розрахунок водозливу з широким порогом, розташованого на каналі і викреслити поздовжній профіль по осі і план.

Початкові дані:

- Форсований витрата Qфорс.

- Розміри підвідного каналу (b, m, h) - прийняти за умовою завдання 1 (п.1.1.).

Потрібно визначити ширину водозливу.

Ширина водозливу визначається з рівняння:

Q = mbO2g H03/2, (2.1)

де m - коефіцієнт витрати, що враховує гідравлічний опір водозливу і бічне стиснення; приймається за довідковими таблицями в залежності від форми входу в плані (сполучення по типу зворотних стінок, косих площин і ін.) / 1 /;

b - ширина водозливу;

Н0 - Повний напір на водозливи; визначається з урахуванням геометричного напору Н:

H0 = Н + (au02/ 2g).

Швидкість підходу u0 знаходиться з рівняння витрати з урахуванням площі живого перетину потоку у верхньому б'єфі (перед водозливом).

При визначенні коефіцієнта витрати m слід врахувати, що верхнім бьефом споруди є трапецеїдальний канал за умовами завдання 1. Якщо ширина водозливу менше ширини каналу, має місце бічне стиснення.

Малюнок 1.3 Водозлив з широким порогом

При невідомої ширині водозливу b не можна оцінити бічне стиснення і тому розрахунок за формулою (2.1) ведеться методом послідовних наближень. У першому наближенні можна прийняти m = 0,32. Після визначення ширини водозливу уточнюють m з урахуванням бокового стиснення (наприклад, по таблиці - П.CVIII / 1 /) і знаходять величину b в другому наближенні. При необхідності (різниця значень ширини водозливу у другому b11 і першому b1 наближеннях перевищує 3%) виконується третя наближення.

1.4 Завдання 4. Виконати розрахунок сполучення потоків за водозливом практичного профілю.

Вихідні дані: витрата води Q, ширина водозливу b, позначки дна нижнього б'єфу Nдн, Гребеня водозливу Nгр, Рівнів води у верхньому NСБ і нижньому NНБ б'єфах.

Потрібно встановити характер сполучення потоків в нижньому б'єфі водозливу і при необхідності розрахувати гаситель енергії.

Малюнок 1.4 Схема до розрахунку водозливної греблі і сполучення бьефов

Послідовність розрахунку:

1) За відомим витраті Q, ширині водозливу b знаходять питома витрата q = Q / b і обчислюють критичну глибину:

hк = 3Oq2/ g

2) Визначають повну питому енергію потоку щодо дна нижнього б'єфу:

Е0 = Р + Н + (u20/ 2g),

де Р - висота водозливу;

Н - геометричний напір на водозливи

u0 - Швидкість підходу води до водозливу.

3) Визначають глибину в стиснутому перерізі hс:

q = jhсO2g (E0-hс),

де j - коефіцієнт швидкості; приймається в межах 0,85 - 0,95.

Останнє рівняння щодо hс слід вирішити методом підбору. Для цього задаються рядом значень h (не менше 4) і для кожного з них обчислюють q. За результатами розрахунку будується графік залежності q = f (h), з якого знаходять шукану величину hс.

4) За глибиною hс визначають пов'язану з нею другу глибину:

h"с = 0,5hс(O1 + 8 (hк/ hс)3 -1.

Примітка: стисла глибина hс і сполучена з нею глибина hс" може бути визначена з використанням таблиць І. І. Агроскин / 3 /. Для цього обчислюють функцію відносної глибини:

? (?с) = Q / ?Е013/2, (2.2)

де ? - коефіцієнт швидкості; приймається ? = 0,85-0,95;

Е01 - Питома енергія потоку щодо дна останнього ступеня; обчислюється по висоті падіння струменя Р і повного напору Н01: Е01 = Р + Н01.

За знайденим значенням ? (?с) З таблиць П. XX / 3 / або XXIX / 4 / визначаються відносні глибини (стисла ?с і сполучена з нею ?с? ) і по ним обчислюються hс і hс":

hc '= ?сЕ01,

hc"= ?с"Е01, (2.3)

5) Визначають вид гідравлічного стрибка, порівнюючи значення другої сполученої глибини з побутовою глибиною в зворотному каналі (при виконанні роботи слід прийняти hб = (0,75 ... 0,80) h"с). якщо h"с> hб, проектують гаситель енергії (водобійні стінку або водобійні колодязь)

Розрахунком визначається висота стінки Рст і відстань від стисненого перерізу до водобійні стінки lст.

Висота водобійні стінки:

Рст= sh?cН1,

де s - коефіцієнт затоплення стрибка; приймається s = 1,05-1,10;

Н1 - Геометричний напір на водобійні стінці; визначається з формули водозливу (2.1) при m = 0,40-0,42.

Розрахунок висоти стінки проводиться методом послідовних наближень. У першому наближенні приймають стінки не затопленої (sп= 1). Надалі знаходять уточнені значення коефіцієнта підтоплення sп і висоти стінки.

Відстань від стисненого перерізу до водобійні стінки приймається рівним довжині підперті гідравлічного стрибка lст= 3h?c.

глибина колодязя може бути знайдена наближено за формулою:

d = sh"с - hб,

де s - коефіцієнт; приймається рівним s = 1,05 - 1,10.

бібліографічний список

1. СТО 0493582-003-2005. Самостійна робота студента. - Уфа: БДАУ, 2005.-30С.

2. Чугаєв Р. Р. Гідравліка. - М .: Енергія, 1982. -672с.

3. Штеренліхт Д. В. Гідравліка. - М .: Вища школа, 2004.-624с.

4. Андрієвська А. В., Кременецький НН., Панова М. В. Задачник з гідравліки. - М .: Енергія, 1970.

5. Большаков В. А. Збірник завдань з гідравліки: Навчальний посібник для ВНЗ. - Київ: Вища школа, 1979. - 336 с.

6. Степанов П. М., Овчаренко І. Х., Скобельцин Ю. А. Довідник з гідравліки для меліораторов.- М .: Колос, 1984. - 207с.


 



МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ | РОЗПОДІЛ ГОДИН З ПРОФЕСІЙНОГО МОДУЛЯ ПМ. 03
загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати