intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 6 - ThS. Trà Nguyễn Quỳnh Nga

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST
Báo xấu
5
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ lưu chất" Chương 6 - Dòng chảy đều trong kênh hở, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu, phân loại dòng chảy trong kênh hở; Đặc tính dòng đều trong kênh; Tính toán dòng đều trong kênh hở; Mặt cắt kênh lợi nhất về thủy lực; Xác định hệ số nhám;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 6 - ThS. Trà Nguyễn Quỳnh Nga

  1. 4/25/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM CBGD: ThS. TRÀ NGUYỄN QUỲNH NGA BỘ MÔN CƠ LƯU CHẤT tnqnga@hcmut.edu.vn Tháng 04 năm 2022 CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ Phân biệt dòng chảy trong ống và dòng chảy trong kênh hở?? 1. Giới thiệu, phân loại dòng chảy trong kênh hở 2. Đặc tính dòng đều trong kênh 3. Tính toán dòng đều trong kênh hở 4. Mặt cắt kênh lợi nhất về thủy lực 5. Xác định hệ số nhám 2 1
  2. 4/25/2022 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 1. GIỚI THIỆU, PHÂN LOẠI Dòng chảy trong kênh hở: là dòng chảy 1 chiều có mặt thoáng (áp suất trên mặt thoáng có thể bằng hoặc khác áp suất khí trời) Với 2 thông số quan trọng: - độ sâu dòng chảy h - Độ dốc đáy kênh i E V 2 2 g E P P Q h  i Phân loại dòng chảy trong kênh hở: - Dòng đều (UF: uniform Flow) có độ sâu dòng chảy không biến đổi dọc theo chiều dài dòng chảy (dh/dL = 0) - Dòng không đều: - Biến đổi nhanh (RVF: Rapidly Varying Flow) Độ sâu dòng chảy biến đổi gấp trong 1 đoạn ngắn (dh/dL~1) - Biến đổi chậm (GVF- Gradually Varying Flow) độ sâu biến đổi chậm so với chiều dài dòng chảy (dh/dL
  3. 4/25/2022 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 3. TÍNH TOÁN DÒNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ 3.1 Công thức Chézy và Manning 1 Do chuyển động đều, tổng lực tác động bằng 0: 2 (1) h W sin Maët thoaùng Trong đó, trên đoạn L, chu vi ướt P, lực cản FR:  FR  LPkV 2 L Ñaùy keânh W Theo Phương x: sin sin Gọi τ là ứng suất ma sát giữa dòng chảy và thành kênh (lực cản trên một đơn vị diện tích): Viết lại (1): 1 1 τ kV  2 Vôùi C    : heä soá Cheùzy 2  Hay V   Ri   k với k là hằng số k Coâng thöùc Chezy (1769) V  C Ri 1 Coâng thöùc Manning: / với C / 5 (1889) Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 3. TÍNH TOÁN DÒNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ 3.2 Xác định hệ số nhám 6 3
  4. 4/25/2022 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 3. TÍNH TOÁN DÒNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ Nhöõng coâng thöùc söû duïng: 1 23 1 1 QK i 2 V  R i Q AR 3 i K  AR 2 3 n n n TH1: Xác định Q • Bài toán: Cho b, h, m, n, i. Xác định Q. • Cách giải: Tính A, P, R => / Ví duï1: Keânh hình thang ñaùy roäng 3m, maùi doác m=1,5, ñoä doác keânh i = 0,0016, heä soá nhaùm n = 0,013. Xaùc ñònh löu löôïng chaûy neáu ñoä saâu chaûy ñeàu laø 2,6m. B Giaûi: h b m Dieän tiùch öôùt cuûa keânh: A  b  m h  h  3  1,5 . 2,6  2,6  18 m 2 Chu vi öôùt: P  b  2 h 1  m 2  3  2. 2,6. 1  1,52  12,37m Baùn kính thuûy löïc: R  A P  18 12  1 , 45 m 1 1 Suy ra löu löôïng: / 18. 1,5 / 0,0016 70,71 ( ⁄) 7 0,013 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 3. TÍNH TOÁN DÒNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ TH2: Xác định h Ví duï 2: Moät keânh hình thang ñaùy roäng 3m, maùi doác m=1,5, • Bài toán: Cho m, n, i và Q. ñoä doác i=0,0016, heä soá nhaùm n=0,013. Xaùc ñònh ñoä saâu chaûy ñeàu Tìm h neáu löu löôïng trong keânh 7,1 m3/s nQ Giaûi:  Phöông phaùp thöû daàn: AR 2 / 3  nQ i Töø phöông trình : AR 2 / 3  i ° Phöông phaùp veõ ñoà thò: nQ 0 , 013 . 7 ,1   2 , 3075 Vôùi: Cho nhieàu giaù trò h thay ñoåi, i 0 , 0016 tính caùc giaù trò AR2 / 3 A  b  m h  h  3  1,5 . h  h Sau ñoù veõ ñöôøng quan heä: AR 2 / 3 P  b  2h 1  m 2  3  2 . h . 1  1 ,5 2  3  3 , 606 h theo h 3  1,5 . h  h nQ R Xaùc ñònh giaù trò cuûa keânh: 3  3,606h i Baèng caùch Töø ñöôøng quan heä AR2 / 3 theo h ñaõ veõ, suy h(m) A(m2) R(m) AR2 / 3 thöû daàn: nQ ra ñöôïc ñoä saâu chaûy ñeàu öùng vôùi giaù trò 1,000 4,500 0,6812 3,484 i cuûa keânh 0,800 3,360 0,5701 2,312 Vẽ mối tương quan Q = f(h) h 0  0,779m 0,799 3,354 0,5704 2,3077 8 4
  5. 4/25/2022 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 3. TÍNH TOÁN DÒNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ Ví dụ 3: Nước được dẫn trong một kênh nửa hình tròn với độ dốc là 10-4. Hệ số nhám n=0,014. a) Nếu bán kính của kênh là 0,55m thì lưu lượng của kênh là bao nhiêu khi độ sâu nước bằng bán kính. b) Nếu kênh được thiết kế với mặt cắt hình chữ nhật có cùng bề rộng là 1,1m và cùng lưu lượng thì độ sâu dòng chảy là bao nhiêu biết độ dốc và hệ số nhám không đổi ? Giải: b) Ta có: a) B=2r = 1,1m r Ta có: Q = 0,143 m3/s r i = 10-4 h’ i = 10-4 n = 0,014 h n = 0,014 r = h = 0,55 m / 0,014 8 0,143 2/3 ;ℎ′ +, - +.,//- 0,2 Diện tích m/c ướt nửa hình tròn: = 0,475 m2 10:7 ; > 2ℎ′ Thử dần h’: AR 2 / 3  nQ Chu vi ướt nửa hình tròn: P 01 i 2 , .,// Bán kính thủy lực: R 0,275 m h’(m) A (m2) R (m) AR2/3 3 0.6 0.66 0.286957 0.287136 0.5 0.55 0.261905 0.225143 - - Vậy Q 6 8 0,475 8 0,2756 10:7 0,143 ( /s 0.46 0.506 0.250495 0.201071  h’=0,46 m .,. 7 0.45 0.495 0.2475 0.195129 9 0.4 0.44 0.231579 0.165928 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 3. TÍNH TOÁN DÒNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ h/D 1.0 ° Phöông phaùp duøng bieåu ñoà: : Veõ saün nhöõng ñöôøng quan heä khoâng thöù nguyeân giöõa caùc 0.9 P/Png modul löu löôïng (module vaän toác) vaø ñoä saâu chaûy ñeàu , 0.8 A/Ang neáu bieát ñöôïc caùc modul löu löôïng ta coù theå suy ra ñoä 0.7 K/Kng saâu chaûy ñeàu . 0.6 K K ng  f 1 h D  Các bài toán: 0.5 Cho h, D, n. h 1 Q 0.4 K  AR 2 / 3  Biết i hỏi Q (hoặc biết Q hỏi i): n i 0.3 h/D => K/Kng => K => Q  K i 1   0.2 B/D K ng  A ng R ng/ 3 K  D 8 / 3 n 45 / 3  0.3117 D 8 / 3 n 2 n ng 0.1 V/Vng R/Rng ° Phöông phaùp soá: 0.0 Laäp trình ñeå thöû daàn ra ñoä saâu doøng ñeàu. Ví duï: 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 nQ hmin=0; hmax=100 h0= (hmin+hmax)/2 Tính AR2 / 3 So saùnh AR2 / 3 vôùi i Neáu: AR2 / 3 > nQ Neáu: AR2 / 3 < nQ Neáu: AR2 / 3 = nQ i i i thì hmax = h0 thì hmin = h0 thì h0 laø ñaùp soá 10 5
  6. 4/25/2022 Ví duï 4: Xaùc ñònh ñoä saâu chaûy ñeàu trong oáng coáng coù ñöôøng kính 3m. löu löôïng Q= 5 m3/s, heä soá nhaùm n=0,02 vaø ñoä doác i=0,0009 Giaûi: Q 5 Vôùi: K    167 m 3 s i 0,0009 D 2 32 7 ,068 A ng    7 , 068 m 2 ; Png   D   . 3  9 , 425 m ; R ng   0 , 75 m 4 4 / 9 ,425 1 / 7,068. 0,75 D E E E 291,78( /) 0,020 ℎ D 167 ℎ F 0,572  0,54  ℎ 0,54.3 1,63( G DE 291,78 G Ví duï 5: Xaùc ñònh kích thöôùc (b, h) cuûa keânh hình thang cho bieát: 75 ( ⁄) ; 1,25 (⁄) ; m=2; n=0,0225; i = 0,00038 / / Giaûi: 75 0,0225.1,25 60 60( 0,00038 1,74( 34,5 1,25 1,74  ? > 2ℎ ℎ 60 ; ? > 2ℎ 1 > 2 34,45 ℎ 2,03(; ? 25,54(  2,472ℎ @ 34,5ℎ > 60 0  ℎ 11,95(; ? C 0  ? 25,54( ; ℎ 2,03( Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 4. THIẾT KẾ KÊNH CÓ LỢI NHẤT VỀ MẶT THỦY LỰC Maët caét coù lôïi nhaát veà thuûy löïc: * Neáu doøng chaûy trong hai keânh coù cuøng dieän tích maët caét öôùt, thì keânh naøo daãn löu löôïng lôùn hôn, keânh ñoù coù maët caét lôïi hôn veà maët thuûy löïc. •* Ngöôïc laïi, neáu hai keânh cuøng daãn moät löu löôïng nhö nhau, thì keânh naøo coù dieän tích maët caét öôùt nhoû hôn, keânh ñoù coù maët caét lôïi hôn veà maët thuyû löïc. •* Trong caùc maët caét thöôøng gaëp nhö hình chöõ nhaät, hình thang, hình tam giaùc, hình troøn…thì maët caét hình troøn laø maët caét coù lôïi nhaát veà thuûy löïc. •* Tuy nhieân caàn chuù yù raèng maët caét coù lôïi nhaát veà thuûy löïc chöa haún laø maët caét coù lôïi nhaát veà kinh teá. A  b  mh h    m  h 2 Keânh hình thang: Ñaët:   b h  Ñieàu kieän: P  b  2h 1  m 2  h(  2 1  m 2 ) dA d  h 2  2h   m  dh d 0 dP d  dh d    2 1  m2  h  0    ln  b   2 1  m2  m  R ln  2 1  m 2   m mh  h h  2 2 1 m  m 2 1 m  2 2 12 6
  7. 4/25/2022 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn 4. THIẾT KẾ KÊNH CÓ LỢI NHẤT VỀ MẶT THỦY LỰC 2. Ngoaøi ra thieát keá keânh caàn phaûi chuù yù ñeán vaän toác trong keânh khoâng ñöôïc vöôït quaù vaän toác khoâng xoùi vaø khoâng ñöôïc nhoû hôn vaän toác khoâng laéng . V kl  V  V kx Caùc giaù trò Vkx ñöôïc cho trong phuï luïc tuøy theo loaïi ñaát dính hay khoâng dính, giaù trò cuûa Vkl ñöôïc tính theo coâng thöùc thöïc nghieäm: W max Wmax laø toác ñoä laéng chìm cuûa V kl  haït coù kích thöôùc lôùn nhaát. 0 , 065 i 1 4 13 Chương 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ tnqnga@hcmut.edu.vn Ví duï 6: Keânh hình thang coù heä soá maùi doác m, heä soá nhaùm n, ñoä doác ñaùy i, daãn löu löôïng Q. Tính kích thöôùc cuûa keânh (beà roäng ñaùy b vaø ñoä saâu h) sao cho keânh coù maët caét lôïi nhaát veà maët thuûy löïc.Tính baèng soá vôùi m=0,5; n=0,02; i=0,0001; Q=50 m3/s Giaûi: Theo coâng thöùc tính löu löôïng: Q  1 AR 3 i 2 n Theá A  b  m h  h vaø R=h/2 (töø ñk keânh coù m/c tlöïc lôïi nhaát). Ta coù : 2 2 1 h 3 1b  h 3 Q  (b  mh)h  i    m h 2   i n 2 n h  2 2 1 h 3    m h 2   i n 2 Trong p.tr treân, ta thay ñ.k lôïi nhaát veà thuyû löïc:  b h   2 1  m2  m  J 1 ℎ Suy ra : H2 1 > ( @ (Iℎ 2 3 8 2  Qn2 3  h   Vaäy ñeå keânh hình thang coù m/c lôïi nhaát TL thì: :  (2 1  m 2  m ) i    Theá soá vaøo ta coù: h= 5,44m; b=6,72m; b  h  2( 1  m 2  m )h 14 7
  8. 4/25/2022 Phuï luïc P.1.2: Caùc heä soá boå sung khi tính toaùn heä soá nhaùm tính theo Cowan Ñieàu kieän cuûa keânh Heä soá boå sung Ñaát 0,020 Ñaù 0,025 Vaät lieäu caáu truùc n0 Soûi mòn 0,024 Soûi thoâ 0,028 Nhaün 0,000 Möùc ñoä khoâng ñeàu cuûa beà Möùc ñoä nhoû 0,005 n1 maët Möùc ñoä vöøa phaûi 0,010 Möùc ñoä nghieâm troïng 0,020 Bieán ñoåi daàn 0,000 Söï thay ñoåi veà hình daùng vaø kích thöôùc cuûa maët caét Thænh thoaûng bieán ñoåi n2 0,005 ngang keânh Thöôøng xuyeân bieán ñoåi 0,010 - 0,015 Khoâng coù 0,000 Trung bình 0,010 – 0,015 Aûnh höôûng cuûa vaät caûn n3 Cao 0,020 – 0,030 Raát cao 0,040 – 0,060 Thaáp 0,005 – 0,010 Aûnh höôûng cuûa lôùp thaûm Trung bình 0,010 – 0,025 thöïc vaät, lôùp thaûm coù n4 chieàu cao Cao 0,025 – 0,050 Raát cao 0,050 – 0,100 Nhoû, Khoâng roõ 1,000 Möùc ñoä uoán khuùc Roõ m5 1,150 Nghieâm troïng 1,300 Phuï luïc P.1.3: Giaù trò cuûa heä soá nhaùm n ñoái vôùi moät soá keânh vaø oáng Ñaëc tính cuûa keânh vaø oáng nmin ntr nmax •OÁng vaø ñöôøng haàm I.Kim loaïi: Ñoàng thau, nhaün 0,009 0,010 0,013 Theùp Noái baèng maët bít hoaëc haøn 0,010 0,012 0,014 Noái baèng ren hoaëc ñinh taùn 0,013 0,016 0,017 Gang Coù sôn. 0,010 0,013 0,014 Khoâng sôn 0,011 0,014 0,016 I.Khoâng kim loaïi: Kính 0,009 0,010 0,013 Goã 0,010 0,012 0,014 Xi maêng Saïch. 0,010 0,011 0,013 Coù traùt vöõa 0,011 0,013 0,015 OÁng baèng ñaát seùt nung (ñeå thaùo nöôùc) 0,011 0,013 0,017 Beâ toâng Coáng thaúng, khoâng coù voâi gaïch naùt. 0,010 0,011 0,013 Coáng reõ nhaùnh, moät choã coù gaïch naùt 0,011 0,013 0,014 •Keânh ñöôïc xaây phuû bôûi: I.Kim loaïi: Theùp beà maët nhaün Khoâng sôn 0,011 0,012 0,014 Coù sôn 0,012 0,013 0,017 Beà maët coù neáp gaáp, nhaên 0,021 0,025 0,030 I.Khoâng kim loaïi: Xi maêng Saïch. 0,010 0,011 0,013 Coù traùt vöõa. 0,011 0,013 0,015 Goã Coù baøo, khoâng xöû lyù. 0,010 0,012 0,014 Coù baøo, coù xöû lyù baèng creozot 0,011 0,012 0,015 Khoâng baøo. 0,011 0,013 0,015 Beâ toâng Treân neàn ñaù phaúng. 0,017 0,020 Treân neàn ñaù khoâng phaúng 0,022 0,027 8
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
44=>2