zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 6 - TS. Trần Thành Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Báo xấu

3
lượt xem 2
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, cung cấp những kiến thức như: Các khái niệm; Tính toán dòng chảy đều trong kênh hở; Mặt cắt lợi nhất về mặt 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 - TS. Trần Thành Long

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM BỘ MÔN CƠ LƯU CHẤT BÀI GIẢNG CƠ LƯU CHẤT CBGD: TS. TRẦN THÀNH LONG
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ I. Các khái niệm. II. Tính toán dòng chảy đều trong kênh hở. III.Mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực IV.Xác định hệ số nhám.
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ I. Các khái niệm • 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 không khí trời) • Các thông số: E V 2 2 g • h – Độ sâu E • i – Độ dốc đáy (i=sin) P P • Phân biệt: Q h i  1 - kênh  i  O1 - dốc nước i • Độ dốc nhỏ => xấp xỉ: • Trạng thái chảy: • Đường đo áp P-P trùng với mặt thoáng • Chảy tầng (ReR < 560) • Mặt cắt ướt tính toán = mặt cắt ngang thẳng đứng • Chảy rối • Dòng chảy đều: là dòng chảy mà các đặc trưng của nó (vận tốc, độ sâu, diện tích mặt cắt ngang…) không đổi dọc theo dòng chảy. • Dòng chảy đều chỉ xảy ra trong kênh lăng trụ có i > 0
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II.1 Công thức Chezy • Tính toán dòng chảy trong kênh, người ta thường dùng công thức Chezy: 𝑉= 𝐶 𝑅𝑖 Hay 𝑄 = 𝐴𝐶 𝑅𝑖 = 𝐾 𝑖 𝐾 = 𝐴𝐶 𝑅 − module lư𝑢 𝑙ượ𝑛𝑔 • Các thông số: • Công thức Manning • A, R – Diện tích mặt cắt ướt và bán kính thủy lực 1 • C – Số Chezy C  R1/ 6 n 2.2 Các bài toán cơ bản (xét kênh hình thang) Phân tích: h m • Số phương trình: 1 (công thức Chezy)  • Số thông số: 6 (b, h, m, n, i, Q) b 𝐴 = ℎ 𝑏 + 𝑚ℎ 𝐴  Cho 5 thông số, hỏi thông số còn lại (hoặc hỏi 𝑅= 2 thông số thì phải cho thêm 1 điều kiện) 𝑃 = 𝑏 + 2ℎ 1 + 𝑚 𝑃
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ a. Bài toán 1 • Bài toán: Cho b, h, m, n. Biết i hỏi Q (hoặc biết Q hỏi i) • Cách giải: • Tính A, P  R • Tính C  K • Tính 𝑄 = 𝐾 𝑖 hoaëc i  Q 2 K 2  • Ví dụ: Kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có b=20m, h=4m, m=1, n=0,020, i=0,0001. Hỏi Q? Giải A  hb  mh   4m20  1.4m   96m 2 P  b  2h 1  m 2  20m  2.4m. 1  12  31,31m h=4m m=1  A 96m 2 R   3,066m P 31,31m B=20m 1 / 1 / , 𝐶= 𝑅 = 3,066 = 60,26 𝑚 ⁄𝑠 𝑛 0,020 K  A.C. R  96m 2 .60,26 m 0,5 s . 3,066m  10130 m3 s Q  K i  10130 m 3 s . 0,0001  101,30 m3 s
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ Ví dụ: Kênh lăng trụ mặt cắt ngang như hình vẽ. Biết R=5m, h=2m, n=0,020, i=0,0004. Hỏi Q? Giải 1 1 A  2 R.h  R 2  2.5.2m   5m   59.27 m 2 2 h 2 2 P  2h  R  2.2m   .5m  19,7 m R / / 𝐴. 𝑅 𝐴 59,27 / 𝐾 = 𝐴𝐶 𝑅= = / = / = 6176,2𝑚 /𝑠 𝑛 𝑛. 𝑃 0,02. 19,7 𝑄 = 𝐾 𝑖 = 6176,2𝑚 /𝑠. 0,0004 = 123,52𝑚 /𝑠
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ b. Bài toán 2 • Bài toán: Cho m, n, i và Q. Biết b hỏi h (hoặc biết h hỏi b) • Phương trình K h   K Với K  Q i C C • Cách giải: phương pháp gần đúng, chẳng hạn phương pháp đồ thị • Tính module lưu lượng của kênh KC • Cho h vài giá trị, tính module lưu lượng tương ứng K(h) • Vẽ đồ thị K = f(h) • Dùng đồ thị xác định h sao cho K(h) = KC. Ví dụ: Kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có b=20m, m=1, n=0,020, i=0,0001. Nếu Q=150m3/s, hỏi h? Giải K C  15000 m3 s K=15000m3/s h=5,05m
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ c. Bài toán 3 • Bài toán: Cho m, n, i và Q. Hỏi b và h, biết thêm  (=b/h) hoặc V • Hệ phương trình 𝐾 𝑏, ℎ = 𝐾 Trong đó KC  Q i 𝛽 = 𝛽 hoặc 𝐴 𝑏, ℎ = 𝐴 AC  Q V • Cách giải: giải chính xác hoặc dùng phương pháp gần đúng Ví dụ: Kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có m=1, n=0,020, i=0,0001 và Q=200m3/s. Nếu =0,8, hỏi b và h? Giải KC=20.000m3/s 𝐴 = ℎ 𝑏 + 𝑚ℎ = ℎ 𝛽 + 𝑚 𝑨 𝟓/𝟑 ℎ / 𝛽+ 𝑚 / 𝑲 = 𝑨𝑪 𝑹 = = 𝑃 = 𝑏 + 2ℎ 1 + 𝑚 = ℎ 𝛽 + 2 1 + 𝑚 𝒏. 𝑷 𝟐/𝟑 𝑛 / 𝛽+2 1+ 𝑚   m AC  Q V 5/ 3 h8 / 3  KC  n   2 1  m2  2/3 Thay số vào, được: h=9,040m, b=7,232m
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ h/D d. Bài toán dòng chảy trong cống tròn 1.0 • Dùng đồ thị 0.9 P/Png ° Ghi chú: ngập => h=D 0.8 A/Ang K/Kng 0.7 0.6 0.5 h 0.4 0.3 0.2 B/D V/Vng 0.1 R/Rng • Các bài toán: 0.0 • Cho h, D, n. Biết i hỏi Q (hoặc biết Q hỏi i): 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 h/D => K/Kng => K => Q  K i • Cho D, n, i, Q. Hỏi h: KC  Q i => KC/Kng => h/D => h 𝑲 𝒏𝒈 = 𝝅𝑫 𝟖/𝟑 ⁄ 𝒏𝟒 𝟓/𝟑 = 𝟎. 𝟑𝟏𝟏𝟕𝑫 𝟖/𝟑⁄ 𝒏
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ II. TÍNH TOÁN DÒNG TOÁN ĐỀU TRONG KÊNH HỞ Ví dụ: Kênh mặt cắt ngang hình tròn có D=2m, n=0,013, i=0,001. Nếu h=1,2m hỏi lưu lượng Q của kênh? Giải 𝜋 / 𝜋 / 𝐾 = 𝐴𝐶 𝑅= 𝐷 = 2 = 152,2 𝑚 ⁄ 𝑠 𝑛. 4 / 0,013. 4 / h 1,2m K  K    0,6 =>  0,675 => K   .K  0,675.152,2 m3 s  102,8 m 3 s D 2,0m K ng  K  ng  ng  Q  K i  102,8 m 3 s . 0,001  3,25 m 3 s Ví dụ: Kênh mặt cắt ngang hình tròn có D=2m, n=0,013, i=0,001. Nếu Q=3,8m3/s hỏi độ sâu h của kênh? Giải KC  Q i  3,8 m3 s 0,001  120,2 m 3 s K C 120,2 m3 s h   0,789 => h  0,67 => h   .D  0,67.2,0m  1,34m 3 K ng 152,2 m s D D
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ III. MẶT CẮT LỢI NHẤT VỀ MẶT THỦY LỰC • Định nghĩa: Mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực là mặt cắt mà với lưu lượng cho trước vận tốc dòng chảy trong kênh đạt giá trị lớn nhất, diện tích mặt cắt ướt là nhỏ nhất. • Bài toán xác định mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực một cách tổng quát là rất khó và không thực tế. A, P A V P • Xét trường hợp mặt cắt hình thang. Với Q không đổi diễn biến A, P và của V theo bề rộng tương đối  được giới thiệu trên hình. Mặt cắt với b và h ứng với H là lợi nhất về mặt tlực V • Tại H H =b/h  dA    0  d     H ⇒ 𝛽 =2 1+ 𝑚 − 𝑚   dP  0  d       H Ghi chú: Mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực không đồng nghĩa là sẽ lợi nhất về kinh tế. Tuy nhiên hai mặt cắt này là khá gần nhau.
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ III. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHÁM 4.1 Trường hợp mặt cắt kênh đơn giản • Phương pháp SCS (Soil Conversation Service Method): ước lượng hệ số n bằng cách chọn hệ số n cơ bản cho con kênh trong trường hợp tiêu chuẩn. Sau đó tùy theo điều kiện thực tế mà hiệu chỉnh hệ số n bằng cách cộng hoặc nhân với các số hiệu chỉnh • Phương pháp dùng bảng: hệ số n cho những kênh thường gặp được xác định theo kinh nghiệm hoặc thực nghiệm và lập thành bảng để tra cứu. • Phương pháp dùng hình ảnh: người ta đo đạc và xác định hệ số n của những con kênh thực tế. Sau đó chụp ảnh và sắp xếp thành từng loại. Khi tính toán dựa vào các hình ảnh các kênh có sẵn để ước lượng hệ số nhám n. • Phương pháp dùng biểu đồ lưu tốc ( x  1)h1 6 n x  U0.2 U 0.8  6,78( x  0,95) • Phương pháp công thức thực nghiệm: • Simons và Sentruk (1976): n  0.047d 1/ 6 • Raudkivi (1976): 1/ n  0.013d656 • Meyer và Peter (1948) n  0.038d906 1/
CHƯƠNG 6: DÒNG CHẢY ĐỀU TRONG KÊNH HỞ III. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHÁM 4.2 Trường hợp mặt cắt kênh phức tạp • Mcắt ướt của kênh được chia ra thành nhiều phần đơn giản và hệ số nhám ne của toàn bộ mặt cắt được tính từ hệ số nhám của các phần. • Một số công thức: 2 3  N    Pi n i 3 2  n e   i 1  (Horton, Einstein và Bank)  P  A1 A3 A2     n1, P1 n3, P3 12  N 2   Pi ni  PR 5 3 n2, P2 ne  N ne   i 1  Pi Ri5 3  P   n     i 1 i N  ni Ai ne  i 1 A

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.