zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Các dạng đường mặt nước trong kênh lăng trụ mặt cắt phức tạp có độ dốc thuận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Các dạng đường mặt nước trong kênh lăng trụ mặt cắt phức tạp có độ dốc thuận trình bày về vấn đề định tính đường mặt nước trong kênh lăng trụ có mặt cắt phức tạp, tức là mặt cắt tồn tại phần lòng chính và phần bãi một hoặc hai bên.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Các dạng đường mặt nước trong kênh lăng trụ mặt cắt phức tạp có độ dốc thuận

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 CÁC DẠNG ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG KÊNH LĂNG TRỤ MẶT CẮT PHỨC TẠP CÓ ĐỘ DỐC THUẬN Nguyễn Thu Hiền Trường Đại học Thủy lợi, email: hien@tlu.edu.vn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ∑1 ( Q3 Ai2 ) N i = (2) (∑ ) (∑ ) 3 2 Trong nghiên cứu dòng chảy ổn định không N N 1 Qi 1 Ai đều trong kênh lăng trụ, một trong những phần quan trọng là định tính đường mặt nước trong Trong công thức trên u, V, A, Q lần lượt là kênh. Hầu hết các giáo trình cơ học chất lỏng vận tốc điểm, vận tốc trung bình mặt cắt, diện và thủy lực hiện nay mới chỉ đề cập đến định tích mặt cắt ướt, lưu lượng, i là chỉ số của các tính đường mặt nước trong kênh lăng trụ mặt phần diện tích, N số phần diện tích. cắt đơn giản như N.C.Cầm và nnk. (2006), Thay Qi = K i S0 vào (2) ta được Chow (1959), Hendeson (1966), Finnemore và A2 N Ki Joseph (2002). Tuy nhiên, trong thực tế, việc α= ∑ (3) K 3 1 Ai định tính đường mặt nước trong kênh có mặt cắt dạng phức tạp vẫn còn chưa được nghiên 1 Trong đó K i = Ai R i2/3 được gọi là mô cứu chi tiết và đề cập trong các giáo trình cơ ni học chất lỏng và thủy lực. Bài báo này sẽ trình đun lưu lượng, S0 là độ dốc đáy kênh, n là hệ bày về vấn đề định tính đường mặt nước trong số nhám Manning, R là bán kính thủy lực. kênh lăng trụ có mặt cắt phức tạp, tức là mặt Phương trình (3) cho thấy với mặt cắt phức cắt tồn tại phần lòng chính và phần bãi một tạp α là hàm của h. hoặc hai bên. 2. NỘI DUNG 2.1. Độ sâu phân giới trong kênh có mặt cắt phức tạp Năng lượng đơn vị mặt cắt (E) ứng với độ Hình 1: Kênh mặt cắt phức tạp sâu (h) được tính theo công thức: Để xác định độ sâu phân giới cho kênh αQ 2 E=h+ (1) mặt cắt phức tạp ta có: 2gA 2 dE αQ 2 Q 2 dα Trong đó: Q là lưu lượng dòng chảy; A là = 1− B+ =0 (4) diện tích mặt cắt ướt; g là gia tốc trọng dh gA3 2gA 2 dh trường; và α là hệ số sửa chữa động năng. dα Trong đó được xác định theo công Đối với mặt cắt phức tạp (ví dụ như Hình dh 1) α được xác định theo công thức sau: thức của Blalock và Sturm (1981): 3 ∫ u dA dα A 2σ1 ⎛ 2AB A 2σ3 ⎞ ∑ N V 3A α' = = + σ2 ⎜ α= A = 1 3i i = dh K3 ⎜ K − K 4 ⎟ (5) ⎟ V 3A VA ⎝ ⎠ 320
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 Với σ1, σ2, σ3 được xác định như sau: N ⎡⎛ K ⎞ ⎛ dP ⎞ ⎤ 3 σ1 = ∑ ⎢⎜ i ⎟ ⎜ 3Bi − 2R i i ⎟ ⎥ i =1 ⎢⎝ A i ⎠ ⎝ dy ⎠ ⎥ ⎣ ⎦ N ⎛ K3 ⎞ σ2 = ∑ ⎜ 2 ⎟ i (6) i =1 ⎝ Ai ⎠ N ⎡⎛ K ⎞⎛ dP ⎞ ⎤ σ3 = ∑ ⎢⎜ i ⎟⎜ 5Bi − 2R i i ⎟ ⎥ i =1 ⎣⎝ A i ⎠ ⎝ dy ⎠ ⎦ Trong đó Pi, Ri và Bi là chu vi ướt, bán kính thủy lực và chiều rộng mặt thoáng của phần diện tích mặt cắt i. Hình 2. Ví dụ minh họa độ sâu phân giới Từ phương trình (4) ta có khi năng trong kênh mặt cắt phức tạp (Jain, 2001) lượng đơn vị mặt cắt đạt cực trị thì số 2.2. Định tính đường mặt nước trong Froud (F) bằng 1 (Fc = 1). Với mặt cắt phức kênh có mặt cắt phức tạp tạp ta có: Trong trường hợp, lòng dẫn phức tạp chỉ ⎛ Q (αB − Aα '/ 2) ⎞ 2 12 có một độ sâu phân giới duy nhất thì các Fc = ⎜ ⎟ =1 (7) dạng đường mặt nước trong kênh sẽ như ⎝ gA3 ⎠ trong trường hợp kênh có mặt cắt đơn giản. Phương trình (7) có thể cho 3 nghiệm Nhưng trong trường hợp kênh lăng trụ mặt (3 độ sâu). Hình 2 minh họa kết quả tính toán cắt phức tạp tồn tại ba độ sâu phân giới thì độ sâu dòng chảy đều và ba độ sâu phân giới sẽ từ một số liệu cụ thể cho thấy khi Q=220m3/s chia không gian kênh ra làm năm khu. Độ sẽ tồn tại 3 độ sâu phân giới tương ứng với dốc của lòng dẫn sẽ được phân loại là độ dốc các điểm C, C’, C”. Từ hình vẽ ta có thể thấy nhỏ khi h0> hk” hoặc hkhk’ dạng đường mặt nước trong kênh lăng trụ có hoặc hk>h. mặt cắt phức tạp có độ dốc thuận. 321
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 Bảng 1: Đường mặt nước trong kênh đều. Tên đường mặt nước với kênh có độ dốc lăng trụ mặt cắt phức tạp nhỏ vẫn là M1, M2 và M3 (Hình 3a và 3b) và h F Sf dh/dl với kênh có độ dốc lớn là S1, S2 và S3 (Hình 3c và 3d). Tên đường mặt nước của hai khu a. Độ dốc nhỏ, h0>hk” còn lại được ký hiệu như hình Hình 3. h >h0 h > hk” S0 h > hk’ >1 >S0 >0 (dâng) mặt nước không thể biến đổi dần từ khu có hk’> h >hk S0 h>hk’ sang khu có hk’>h>hk và ngược hk > h >0 >1 >S0 >0 (dâng) lại. Dòng chảy sẽ thay đổi gấp khi chuyển từ b. Độ dốc nhỏ, hk’>h0>hk h>hk’ sang h hk” h > hk’ >1 h0 h >hk S0 h >0 >1 >S0 >0 (dâng) lượng xác định tồn tại 3 độ sâu phân giới c. Độ dốc lớn, hk’ h0 >1 hk’>hk và kết thúc cuối kênh h0 > h > hk’ >1 >S0 >0 (dâng) là một bậc nước. Tùy thuộc vào độ dốc đáy hk’> h >hk S0 h >0 >1 >S0 >0 (dâng) trong Hình 4. d. Độ dốc lớn, h0 hk” h > hk’ >1 hk h > h0 >1 0 >1 0 (dâng) Hình 4. Đường mặt nước trong ví dụ ứng dụng 3. KẾT LUẬN Bài báo đã trình bày cơ sở lý thuyết khảo sát đường mặt nước trong kênh lăng trụ mặt cắt phức tạp có độ dốc thuận. Khảo sát cho thấy, trong kênh có mặt cắt phức tạp dòng Hình 3. Đường mặt nước trong kênh lăng trụ chảy phân giới có thể tồn tại ở nhiều hơn một mặt cắt phức tạp độ sâu. Dựa vào các độ sâu này ta có thể xác Về mặt lý thuyết, sẽ tồn tại 5 đường mặt định được chế độ chảy trong kênh (êm hay nước như hình vẽ. Tuy nhiên, thông thường xiết). Kết hợp các độ sâu này với độ sâu chảy đường mặt nước sẽ nằm trong ba khu trên đều ta có thể xác định được các dạng đường hoặc hoặc ba khu dưới có chứa độ sâu chảy mặt nước trong kênh có mặt cắt phức tạp. 322

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.