Thủy lực - Chương 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

71
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chuyển động không đều biến đổi chậm dòng chảy gần như dòng đều trên một đoạn rất nhỏ và áp suất trên mặt cắt ướt xem như phân bố theo qui luật thuy? tĩnh Chuyển động không đều trong kênh độ dốc đường mặt nước, độ dốc đáy kênh, và dạng của mặt cắt ngang kênh thay đổi rất chậm dọc theo dòng chảy trong kênh Chuyển động không đều biến đổi gấp

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thủy lực - Chương 2

TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL CHÖÔNG doøng chaûy gaàn nhö doøng ñeàu treân moät ñoaïn raát nhoû vaø aùp suaát treân maët caét öôùt xem nhö phaân boá theo qui Chuyeån ñoäng khoâng luaät thuỷ tónh ñeàu bieán ñoåi chaäm ñoä doác ñöôøng maët nöôùc, ñoä Chuyeån ñoäng doác ñaùy keânh, vaø daïng cuûa khoâng ñeàu maët caét ngang keânh thay trong keânh ñoåi raát chaäm doïc theo doøng chaûy trong keânh Chuyeån ñoäng khoâng ñeàu bieán ñoåi gaáp DOØNG KHOÂNG ÑEÀU 1
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL I CAÙC KHAÙI NIEÄM 1. Naêng löôïng toaøn phaàn cuûa 1 ñv trl löu chaát B Maët thoaùng d h h h dA p α V2 α V2 E = z+ + = a+h+ 0ñ 0ñ γ 2g θ 2g Ñaùy keânh a 0 0 Maët chuaån 2. Naêng löôïng rieâng cuûa maët caét E0 Laø naêng löôïng toaøn phaàn cuûa 1 ñôn vò troïng löôïng chaát loûng so vôùi maët chuaån naèm ngang ñi qua ñieåm thaáp nhaát cuûa maët caét ñoù α V2 α Q2 E0 = h + = h+ = E−a 2gA 2 dE0 dE da 2g = − = i−J ds ds ds 3. Khaûo saùt bieán thieân E0 theo s: ⎧ E ↓ , ↑, = const theo s ⇒⎨ 0 ⎩ E luoân ↓ theo s 4. Khaûo saùt bieán thieân E0 theo h khi Q=const h ⎛ ⎞ αQ 2 dE0 d E0 = ⎜h + 2⎟ dh dh ⎝ 2gA ⎠ Chảy eâm α Q 2 ⎛ 2 dA ⎞ h = 1− ⎜ A 3 dh ⎟ 2g ⎝ ⎠ αV 2 α QB 2 dE0 = 1− = 1 − Fr 2 2g 3 Chảy xieát dh gA hcr löïc quaùn tính ⎞ ⎛ α Q2B ⎜ tæ leä vôùi tæ soá Fr2 = ⎟ E0 troïng löïc ⎠ gA3 ⎝ E0min 5. Ñoä saâu phaân giôùi hcr Acr αQ2 3 ⎛ dE0 ⎞ h = hcr ⇔ ⎜ = 0 ⇔ 1 = Fr ⇔ = 2 ⎟ ⎝ dh ⎠h=hcr Bcr g Keânh hình chöõ nhaät (A=bh; B=b): 3 α Q2 α q2 h hcr = 3 =3 ⇒ E0min = hcr + cr 2 = 1,5hcr 2 gb g 2hcr 2α Q 2 B=mh): Keânh hình tam giaùc caân (A=mh2; h cr = 5 gm 2 DOØNG KHOÂNG ÑEÀU 2
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL 6. Khaûo saùt bieán thieân E0 theo Q h Q3 Q2 Nhaän xeùt: Khi löu löôïng taêng, hcr Q1 Q1
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL 8 . Ñoä doác phaân giôùi icr h0=hcr ⇔i= icr Tìm icr: h0 Bieãu dieãn Vì h0=hcr neân: Q = C0A0 R0i = Ccr Acr Rcricr ho=f(i) khi ( ) 2 α AcrC Rcricr Maët khaùc vôùi hcr thì: A = α Q ⇒ A = Q=const 3 3 2 cr cr cr Bcr g Bcr g i< icr⇔h0>hcr gAcr gPcr Suy ra: icr = = hcr α CcrRcrBcr α CcrBcr 2 2 i> icr⇔h0>> h ⇒ Bcr ≈ Pcr ⇒ i cr = α Ccr 2 icr i 9 . Caùc traïng thaùi chaûy Phaân bieät theo Traïng thaùi chaûy Ñoä saâu h Soá Froude Vaän toác ∂E 0 ∂ h ∂E 0 EÂm V0 ∂h ∂E 0 h = h cr Phaân giôùi V=C =0 Fr = 1 ∂h ∂E 0 V>C h > hcr Xieát Fr > 1
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL 1. Daïng ñöôøng maët nöôùc trong keânh laêng tru ïbieán ñoåi chaäm daàn Q2 2 2 2 Q Q 2 2 K2 = K0 J Q Q Vì: : J = 2 2 = 2 i= 2 2 =2 ⇒=2 Vaø: A 0 C0 R 0 K 0 K2 ACR K iQ 2 2 K0 K0 1− dh Neân ta vieát laïi p.tr ñeå bieän luaän ⇒ K2 =i 1 − Fr 2 ds dh ds > 0 ⇒ ñöôøng nöôùc daâng dh ds = 0 ⇒ Nhaän xeùt: doøng ñeàu ↔ I=J dh ds < 0 ⇒ ñöôøng nöôùc haï a N 2 K0 < 1 ↔ dâng Giaû thieát maët caét K2 b ngang “bình thöôøng” K N h0 ↔K taêng khi h taêng. 2 K0 > 1 ↔ haï K2 Ta bieän luaän cho moät c hcr tröôøng hôïp i>0. K 2 K0 Caùc tröôøng hôïp khaùc seõ > 1 ↔ daâng K2 CM töông töï 0< i < i cr 2. Tính toaùn ñoä saâu h trong keânh laêng truï Ph phaùp tích phaân gaàn ñuùng cuûa Bakhmeteff: i>0 K2 2 2 K0 K0 −1 1− 2 1− 2 i−J 2 K0 dh K K =i = =i =i αQ2B αK0iB C2R 2 K2 K2 ds 1− 1− 1− j 0 −j gA3 gA A2C2R K2 2 K0 2 x ⎛K⎞ ⎛h⎞ α iC 2 B theo − Bakh . = x laø soá muõ thuûy löïc ⎟ =η j= x ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ K0 ⎠ ⎝ h0 ⎠ gP ηx − 1 dη ⎛⎞ dh Töø: ⎜ h ⎟ = η ⇒ dη = 1 dh ⇒ dh = h dη ⇒ =i x = h0 ⎜h ⎟ η −j ds ds 0 ds h 0 ds ds ds ⎝ 0⎠ ηx − j 1− j η i i∆l dη 2 ds = x dη = dη − ⇒ = (η2 − η1 ) − (1 − j ) ∫ ⇒ η −1 1 − ηx h0 1 − ηx h0 η1 ϕ tra baûng theo η vaø x i∆l = (η2 − η1 ) − (1 − j ) ( ϕ(η2 ) − ϕ(η1 )) ⇒ h0 (xem phuï luïc cuoái GT TL) DOØNG KHOÂNG ÑEÀU 5
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL Xaùc ñònh soá muõ thuûy löïc x Caùc keânh coù soá muõ thuyû löïc x laø haèng soá nhö sau: Keânh hình chöõ nhaät raát heïp: x = 2,0 Keânh hình chöõ nhaät raát roäng: x = 3,4 Keânh parabol heïp: x = 3,7 Keânh parabol roäng: x = 4,4 Keânh hình tam giaùc: x = 5,4 Caùc keânh maø x ñöôïc tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc: Keânh hình chöõ nhaät vaø parabol: lg K tb − lg K 0 x=2 Keânh hình thang: lg h tb − lg h 0 Caùc keânh khaùc coù daïng gaàn vôùi caùc loaïi treân: Caùc keânh maø x hoaøn toaøn khoâng theå tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc treân: Caùc keânh coù maët caét ngang daïng kheùp kín (oáng ngaäp nöôùc moät phaàn…) Caùc keânh coù maët caét ngang laø gheùp cuûa caùc hình ñôn giaûn. Moät soá maët caét khaùc, ta phaûi kieåm tra theo coâng thöùc treân môùi coù theå keát luaän. Phöông phaùp sai phaân höõu haïn: − E0m ∆E 0 E dE0 = − J + i (*) Töø = − J + i ⇔ 0m +1 = i−J → ∆s ∆l L L L ds J + J m +1 2 2 Q Q Tính J trung bình: J= m J= 2 2 = 2 hoaëc 2 ACR K m m+1 Coù hai baøi toaùn: •Baøi toaùn 1: Cho h1, h2. Tìm ∆L Vm hm Vm+1 hm+1 •Giaûi: i Töø h1, h2 ta tính E01 vaø E02 , Jtb 0 0 Duøng phöông trình (*) ñeå tính ∆L ∆lm Baøi toaùn 2: Cho h1, ∆L. Tìm h2 Giaûi: Ñaây laø baøi toaùn tính thöû daàn h2 Cho moät giaù trò ban ñaàu h2, Töø h1, h2 ta tính E01 vaø E02 , Jtb . Duøng phöông trình (*) ñeå tính ∆L. So saùnh ∆L vöø tính ñöôïc vôùi giaù trò ñeà baøi cho ñeå thöû daàn ra h2 DOØNG KHOÂNG ÑEÀU 6
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng TL Ví duï1: Keânh hình thang b=3m, m=1, n= 0,015, i= 0,001, Q=51,2m3/s. h1=3.2m; h2=4m, ∆L? h A V E0 d e lE0 h tb A tb P tb Rtb Ktb Jtb del L L zd zm t x 3 .2 1 9 .8 2 .6 3 .5 0 0 3 .2 0 3 .3 2 0 .8 2 . 5 3 . 6 0 .0 7 3 .2 5 2 0 .3 1 2 .2 1 .7 1903 0 .0 0 0 7 2 5 2 .3 252 - 0 .3 3 252 3 .4 2 1 .8 2 . 4 3 . 7 0 .0 7 3 .3 5 2 1 .3 1 2 .5 1 .7 2024 0 .0 0 0 6 2 0 2 .8 455 - 0 .5 2 .9 455 3 .5 2 2 .8 2 . 3 3 . 8 0 .0 8 3 .4 5 2 2 .3 1 2 .8 1 .7 2150 0 .0 0 0 6 1 7 5 .6 631 - 0 .6 2 .9 631 3 .6 2 3 .8 2 . 2 3 . 8 0 .0 8 3 .5 5 2 3 .3 13 1 .8 2279 0 .0 0 0 5 1 5 8 .5 789 - 0 .8 2 .8 789 3 .7 2 4 .8 2 . 1 3 . 9 0 .0 8 3 .6 5 2 4 .3 1 3 .3 1 .8 2414 0 .0 0 0 4 1 4 6 .8 936 - 0 .9 2 .8 936 3 .8 2 5 .8 2 4 0 .0 8 3 .7 5 2 5 .3 1 3 .6 1 .9 2553 0 .0 0 0 4 1 3 8 .4 1074 - 1 .1 2 .7 1074 3 .9 2 6 .9 1 . 9 4 . 1 0 .0 8 3 .8 5 2 6 .4 1 3 .9 1 .9 2696 0 .0 0 0 4 132 1206 - 1 .2 2 .7 1206 4 28 1 . 8 4 . 2 0 .0 9 3 .9 5 2 7 .5 1 4 .2 1 .9 2844 0 .0 0 0 3 1 2 7 .1 1334 - 1 .3 2 .7 1334 z=f(x) ñaùy 4 3 Maët thoaùng-a1 2 1 N-N(h0=3m) 0 -1 K-K(hcr=2.37m) -2 0 200 400 600 800 1000 1200 x(m) Vaän toác truyeàn soùng nhieãu gA c= ñoäng nhoû trong nöôùc tónh: B Q2 2 Q 2B ⎛V⎞ 2 A ⇒⎜ ⎟ = = = Fr 2 2 gA 3 ⎝c⎠ ⎛ gA ⎞ ⎜ B⎟ ⎝ ⎠ 2 2 DOØNG KHOÂNG ÑEÀU 7