Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 6: Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở (TS. Mai Quang Huy)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 6: Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung về: các khái niệm; phương trình vi phân cơ bản của dòng không đều; mười hai dạng đường mặt nước; dựng đường mặt nước bằng phương pháp sai phân hữu hạn;... 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 đại cương - Chương 6: Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở (TS. Mai Quang Huy)

1. CAÙC KHAÙI NIEÄM (1/3) a.Naêng löôïng rieâng cuûa maët caét E V 2 2g E ÑN: Naêng löôïng rieâng cuûa P maët caét e0 laø naêng löôïng toaøn phaàn E e0 P h cuûa 1 ñôn vò troïng löôïng chaát loûng Chương 6: DÒNG CHẢY KHÔNG ĐỀU tính vôùi maët chuaån naèm ngang ñi 0d i 0d BIẾN ĐỔI CHẬM TRONG LÒNG DẪN HỞ qua ñieåm thaáp nhaát cuûa maët caét ñoù: a V 2  Q2 0 0 e0  h  h 2g 2 g 2 h e0 Ñoà thò e0 = f(h) coù 2 tieäm caän vaø 1 cöïc trò.  V 2 2g MAI Quang Huy h Bộ môn Thủy lực – Thủy văn, Khoa Công trình b. Ñoä saâu phaân giôùi (hk) Trường Đại học Giao thông Vận tải ĐN: Ñoä saâu phaân giôùi hk laø ñoä saâu hk cuûa maët caét maø öùng vôùi löu löôïng cho tröôùc Hà nội 2014 naêng löôïng rieâng cuûa maët caét ñaït cöïc tieåu. Q=const e0min E0 Coäng thöùc:  de  3  Q2  0  0 k  Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở 1  dh  hhk Bk g 2 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở 1
1. CAÙC KHAÙI NIEÄM (2/3) 1. CAÙC KHAÙI NIEÄM (3/3) ° Tröôøng hôïp keânh maët caét chöõ nhaät c. Ñoä ñoác phaân giôùi (ik) Q 2 q 2 ÑN: Ñoä doác phaân giôùi laø ñoä doác maø öùng vôùi löu löôïng cho tröôùc ñoä hk  3 3 saâu doøng ñeàu trong keânh h0 baèng vôùi ñoä saâu phaân giôùi hk. gb 2 g °Coâng thöùc: 2 Q ° Tröôøng hôïp keânh maët caét tam giaùc Q  C00 R0i  Ck k Rk ik  i k  Ck2 k2 Rk 2 Q 2 d. Soá Froude (Fr) vaø traïng thaùi chaûy hk  5 gm2 °Soá Froude:  Q2 B Fr  2 g 3 ° Tröôøng hôïp keânh maët caét hình thang (gaàn ñuùng): ° Ba traïng thaùi chaûy:     mhkCN  hk  1  N  0,105 N2  hkCN   N   ° - Chaûy eâm khi h > hk => Fr < 1  3   b  ° - Chaûy xieát khi h < hk => Fr > 1 ° - Chaûy phaân giôùi khi h = hk => Fr = 1 4 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn 3 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở hở 2
2. P.T VP CÔ BAÛN CUÛA DOØNG KHOÂNG ÑEÀU (1/1) 3. MÖÔØI HAI DAÏNG ÑÖÔØNG MAËT NÖÔÙC (1/4) °Xeùt ñoaïn keânh daøi ds. Ñoä doác thuûy löïc: E a.Giôùi thieäu dh dE d p V 2  P V 2 2g dhl E °Xeùt keânh laêng truï, phöông trình vi phaân cô baûn: J  l    z   dz P Q2 Trong đó: ds dl dl   2g  V h i dh  2C 2 R N a  d p d dh a dl z dl  Q2 B  z    a  h   i  1 K b N dl    dl dl 0 0 g 3 h0 d  V 2  d  Q 2 1  Q 2 1 d Q 2 1   dh  ° Xeùt keânh coù mcaét môû roäng theo h: c hk K       B  dl  2 g  dl  2 g   2 g  dl 3 g  3  l dl  => K ñoàng bieán theo h Q2 => Fr nghòch bieán theo h J  C2R 2 Ñeå ñònh daïng ñöôøng maët nöôùc caàn veõ theâm 2 ñöôøng hoã trôï N-N Thay vaøo ptrình ñaàu vaø ruùt ra: ° vaø K-K chia keânh thaønh 3 vuøng a; b; vaø c. Q 2   C 2 R   Q2 Tröôøng hôïp i > 0 i 1   i dh  2C 2 R  g l  dh  2C 2 R Ptrình vi phaân cô baûn vieát laïi: dh  i 1  K 0 K 2 2  Ñvôùi keânh laêng truï:  dl  Q2 B dl  Q2 B dh 2 1  Fr 1 1 g 3 g 3 5 6 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở 3
3. MÖÔØI HAI DAÏNG ÑÖÔØNG MAËT NÖÔÙC (2/4) 3. MÖÔØI HAI DAÏNG ÑÖÔØNG MAËT NÖÔÙC (3/4) a. Tröôøng hôïp ik > i > 0 (h0 > hk) b. Tröôøng hôïp i > ik (h0 < hk) ° Giaû söû h > h0 > hk: aII - h > h0 => K > K0 => TS > 0 K dh - h > hk => Fr MS > 0   0 => Ñöôøng nöôùc daâng N a dl bII K - h   => K   => TS  1 hk dh b => Fr  0 => MS  1   i => Tieäm caän xieân h0 cII N dl - h  h0 => K  K0 => TS  0 dh c => Fr < 1 => MS > 0   0 => Tieäm caän ngang dl c. Tröôøng hôïp i = ik (h0 = hk) i > ik N, K a ° Khi h0 > h > hk vaø h0 > hk > h: a aI aIII phaân tích töông töï N b bI N cIII c K N, K c cI h0 K hk=h0 hk i = ik ik > i > 0 l l Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở 7 8 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở 4
3. MÖÔØI HAI DAÏNG ÑÖÔØNG MAËT NÖÔÙC (4/4) 4. DÖÏNG ÑÖÔØNG MAËT NÖÔÙC BAÈNG PP S.PHAÂN HÖÕU HAÏN d. Tröôøng hôïp i = 0 e. Tröôøng hôïp i < 0 (1/1) Phương trình cơ bản: m m+1 b0 de0 b' iJ b dl Vm Vm+1 b Tiến hành s.phân pt trên: hm m hm+1 K c c0 K K e0 hk iJ i K c c' hk lm 0 lm 0 e0 m1  e0 m i=0 i lm  (*) Q2 iJ ( J - ñoä ñoác ma saùt trung bình, vaø J  )  2C 2 R Keát luaän: Trong đó: Vm2 Vm21 e0 m  hm  ; e0 m1  hm1  ° Coù 12 daïng ñöôøng maët nöôùc, trong ñoù coù: 2g 2g J m  J m1  8 ñöôøng nöôùc daâng (aI, aII, aIII, cI, cII, cIII, c0 vaø c’) J 2  4 ñöôøng nöôùc haï (bI, bII, b0 vaø b’) Có thể biến đổi (*) như sau: Ñöôøng maët nöôùc tieán tôùi ñoä saâu doøng ñeàu theo tieäm caän ngang;   Q2   Q2 (**) ° hm1  i  J .lm   hm   tieán tôùi ñoä saâu phân giới theo ñöôøng tieáp tuyeán thaúng ñöùng;  2 g m2  2 g m2 1 9 10 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở hở 5
4. DÖÏNG ÑÖÔØNG MAËT NÖÔÙC BAÈNG PP S.PHAÂN HÖÕU HAÏN Các bài toán: (i) Cho điều kiện về lòng dẫn, hình dạng mc kênh. Cho độ sau mc đầu (hoặc sau) và k/c đoạn lm => xđ độ sâu mc sau (hoặc đầu). Bt này phải giải bằng pp thử dần sd ct (**); (ii) Cho điều kiện về lòng dẫn, hình dạng mc kênh. Cho độ sâu ở 2 mc đầu và sau. Yêu cầu xác định chiều dài lm . Bt giải trực tiếp bằng cách sử dụng ct (*); (iii) Dựng đường mặt nước: + Xác định gần đúng dạng đường mặt nước; + Chia đoạn dòng chảy thành nhiều đoạn với các độ sâu khác nhau; + Xác định k/c ứng với mỗi đoạn đã chia; 11 Chương VI- Dòng chảy không đều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở 6