zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Thủy lực - Chương 6: Dòng chảy ổn định không đều trong lòng dẫn hở

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:29

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thủy lực - Chương 6: Dòng chảy ổn định không đều trong lòng dẫn hở. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung về: khái quát chung dòng không đều; độ sâu phân giới - độ dốc phân giới; phương trình vi phân của dòng không đều thay đổi chậm trong lòng dẫn hở;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thủy lực - Chương 6: Dòng chảy ổn định không đều trong lòng dẫn hở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THỒNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH BÀI GIẢNG THỦY LỰC CHƯƠNG VI DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU TRONG LÒNG DẪN HỞ Giảng viên: Nguyễn Thanh Nga Bộ môn Thủy lực Thủy văn
NỘI DUNG CHƯƠNG VI 1 KHÁ I QUÁ T CHUNG VỀ DÒ NG KHÔNG ĐỀ U 2 ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI PT VI PHÂN CỦA DÒNG KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI 2 3 3 CHẬM TRONG LÒNG DẪN HỞ 4 KHẢO SÁT CÁC DẠNG ĐƯỜNG MẶT NƯỚC 5 TÍNH VÀ VẼ ĐƯỜNG MẶT NƯỚC Bài giảng Thủy lực 2
VI.1. KHÁI NIỆM DÒNG KHÔNG ĐỀU • Dòng chảy không đều là dòng chảy có kích thước, hình dạng mặt cắt ướt, vận tốc trung bình là các đại lượng thay đổi dọc theo dòng chảy. Như vậy chiều rộng, chiều sâu trong lòng dẫn thay đổi dọc theo dòng chảy. Dòng không đều xuất hiện khi lực cản và trọng lực không cân bằng (trong các kênh có i = 0 và i
VI.1. KHÁI NIỆM DÒNG KHÔNG ĐỀU Phân loại kênh dẫn * Kênh lăng trụ: Kênh có độ dốc đáy không đổi, kích thước và hình dạng MCN không đổi dọc theo chiều dài dòng chảy. * Kênh phi lăng trụ: Kênh có MCN thay đổi dọc theo chiều dài dòng chảy. Hai giả thiết cơ bản trong dòng chảy đổi dần * Áp suất phân bố trên bất kỳ mặt cắt nào cũng theo quy luật thủy tĩnh, đường mặt nước thay đổi dần. * Lực kháng của dòng chảy ở bất kỳ một độ sâu nào đều phù hợp với dòng chảy đều . NĂNG LƯỢNG ĐƠN VI MĂT CĂ ̣ ̣ ́ T: Tỷ năng mặt cắt là năng lượng của dòng chảy lấy đối với mặt chuẩn đi qua điểm thấp nhất của mặt cắt ướt đó. Năng lượng đơn vị mặt cắt α v2 e = h+ 2g Bài giảng Thủy lực 4
VI.2.1. ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI Độ sâu phân α v2 αQ2 giới: e = h+ = h+ = f ( h, Q ) 2g 2 gω 2 Với dòng chảy ổn định (Q = const): e = f(h) Định nghĩa hk: Với một lưu lượng đã cho và với một mặt cắt xác định độ sâu phân giới là độ sâu mà làm cho tỷ năng mặt cắt tại một mặt cắt nào đó đạt giá trị nhỏ nhất. Bài giảng Thủy lực 5
VI.2.1. ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI Cách xác định hk: Cách 1: Căn cứ vào định nghĩa độ sâu phân giới Bước 1: Tự giả định hi, áp hi vào mặt cắt (MC) tính toán → i (~ hi) → ei Bước 2: Xây dựng đồ thị quan hệ e ~ h Bước 3: Quan sát trên đồ thị ứng với emin kẻ đường thẳng song song với trục hoành → h = hk Cách 2: Theo phương pháp giải tích de α Q 2 dω de α Q2 = 1− � = 1− B dh gω 3 dh dh gω 3 3 �de � Q2 Q2 � � =0 k 1 Bk 0 �dh � h = hk g k 3 g Bk Nhận xét: hk chỉ phụ thuộc vào kích thước, lưu lượng chảy trong kênh mà không phụ thuộc vào độ dốc dọc và nhám của kênh Bài giảng Thủy lực 6
VI.2.1. ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI Phương pháp tính hk Phương pháp thử dần Phương pháp đồ thị Cơ sở xác định hk αQ ω2 3 = k g Bk Mặt cắt HCN: α Q2 α q2 hk = 3 2 =3 gb g Mặt cắt Hthang: N 2 hk hkcn 1 0,105 PP gần đúng 3 N Agroskin: α Q2 m.hkcn hkcn =3 ; σ N = gb 2 b Bài giảng Thủy lực 7
VI.2.1. ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI h ( b + mhk ) 3 3 Phương pháp tính hk hình thang αQ ω 2 3 k = = k g Bk b + 2mh hk3 ( b + mhk ) b5 ( 1 + ζ k ) ζ k 3 3 3 Đặt: mhk αQ 2 ζk = b = = g b + 2mh m3 ( 1 + 2ζ k ) ( ) 1/ 2 3/ 2 �αQ m 2 � 3 1 + ζ ζ 3/ 2 � 5 � = k k =ψ ( 1 + 2ζ k ) 1/ 2 � gb � Giá trị của để xác định hk được tra trong phụ lục 3 – Thủy lực công trình thoát nước Bài giảng Thủy lực 8
VI.2.1. ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI Độ dốc phân giới ik Định nghĩa: Với một kênh lăng trụ cho trước, dẫn qua một lưu lượng xác định thì độ dốc nào của kênh tạo nên dòng chảy đều có độ sâu h bằng độ sâu phân giới hk. Độ dốc đó được gọi là độ dốc phân giới của kênh ik. Cách xác định ik: Với i = ik phải thỏa mãn 2 phương trình Phương trình xác định độ sâu phân giới hk: α Q 2 ωk3 = g Bk Phương trình dòng chảy đều: Q = ωk Ck Rk ik Q2 ik 2 2 k C k Rk Bài giảng Thủy lực 9
VI.2.2. SỐ FROUDE PHÂN BIỆT TRẠNG THÁI CHẢY Số Froude và tiêu chuẩn phân biệt các trạng thái chảy de α Q2 Q2 = 1− B Đặt Fr B Gọi là số fơrut (froude) dh gω 3 g 3 de de � = 1 − Fr � = 0 � Fr = 1 dh dh Phân loại theo Trạng thái chảy de h i Fr dh Êm > hk 0
VI.3. PTVP CỦA DÒNG ÔĐ KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM Giả thiết: Dòng chảy thẳng, chảy song song; Dòng chảy đủ dài, có độ dốc đáy nhỏ để sin =tg i; Kênh có cao độ mặt nước thay đổi chậm. Bài giảng Thủy lực 11
VI.3. PTVP CỦA DÒNG ÔĐ KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM Năng lượng đơn vị của dòng chảy tại một mặt cắt bất kỳ: pa α v 2 E = z+ + γ 2g dE d pa v2 z J dl dl 2g Dạng 1 :Khảo sát sự thay đổi cao trình đường mặt nước dọc theo dòng chảy dz d v2 J dl dl 2g Bài giảng Thủy lực 12
VI.3. PTVP CỦA DÒNG KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM Dạng 2: Khảo sát sự biến thiên năng lượng dọc theo dòng chảy dE de da de Thay E = e + a → = + = − J � =i−J dl dl dl dl Dạng 3: Khảo sát sự biến thiên chiều sâu dọc theo dòng chảy dE dh da d � α v2 � Q2 = + + � �= − 2 dl dl dl dl �2 g � K Sau biến đổi: dh i J i J dl Q2 1 Fr 1 3 B g 2 �K � 1− � 0 � dh i−J �K � 2 ω3 ωk 3 αQ 2 Dạng khác: � = =i ;Z = ; Zk = 2 = dl 1 − Fr 2 2 �Zk � B B g 1− � � �Z � Bài giảng Thủy lực 13
VI.4. KHẢO SÁT CÁC DẠNG ĐƯỜNG MẶT NƯỚC 2 CƠ SỞ: Q2 K0 i 1 dh i J K2 K 2 T i dl 1 Fr 1 Fr 1 Fr M dh thay đổi phụ thuộc vào quan hệ 3 độ sâu h0, hk, h. dl dh Đường mặt nước có độ sâu tăng dần >0 dọc theo dòng chảy thì gọi là đường dl nước dâng. Đường mặt nước có độ sâu giảm dần dh dọc theo dòng chảy thì gọi là đường
XÁ C ĐINH DANG Đ ̣ ̣ ƯỜ NG MĂT N ̣ ƯỚ C Phân loại Đáy thuận i>0 Đáy bằng i=0 Đáy nghịch i
XÁ C ĐINH DANG Đ ̣ ̣ ƯỜ NG MĂT N ̣ ƯỚ C 2 Q2 K0 Cơ sở khảo sát: i 1 dh i J K2 K 2 T i dl 1 Fr 1 Fr 1 Fr M (K; K0: Môđun lưu lượng ứng với dòng chảy không đều h và dòng chảy đều h0) Khu a: h > h0 > hk Do h > h0: K > K0 T > 0 Do h > hk: Fr 0 dh/dl >0 nên ta có đường nước dâng aI. Bài giảng Thủy lực 16
XÁ C ĐINH DANG Đ ̣ ̣ ƯỜ NG MĂT N ̣ ƯỚ C Hình dạng đường mặt nước tại khu a Khu a: h > h0 > hk Do h > h0: K > K0 T > 0 Do h > hk: Fr 0 dh/dl >0 nên ta có đường nước dâng aI. Khi h  K  T i dh Fr 0 M i: đường aI tiệm cận với đường nằm ngang dl 1 Khi h h0 K K0 T 0 dh 0: đường aI tiệm cận với đường NN Fr 0 Bài giảng Thủy lực 17
XÁ C ĐINH DANG Đ ̣ ̣ ƯỜ NG MĂT N ̣ ƯỚ C Hình dạng đường mặt nước tại khu b Khu b: h0 > h > hk Do h
XÁ C ĐINH DANG Đ ̣ ̣ ƯỜ NG MĂT N ̣ ƯỚ C Nhận xét: Tại khu (a) & (c) chỉ có đường nước dâng. Tại khu (b) chỉ có đường nước hạ. Đường mặt nước có xu hướng tiệm cận với đường NN Đường mặt nước bị mất liên tục khi gặp KK. Bài giảng Thủy lực 19
XÁ C ĐINH DANG Đ ̣ ̣ ƯỜ NG MĂT N ̣ ƯỚ C BTAD: Vẽ nối tiếp ĐMN từ đoạn kênh 1 sang đoạn kênh 2 có: 0

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 © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.