Определение средний скорости движения, глубину равномерного движения воды в канале. Определение критической глубины и критического уклона в канале

Страницы работы

25 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Санкт-Петербургский Государственный

политехнический университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра гидравлики

Задание №4

по курсу гидравлики

Студент:

группа 3012/1

                                          Преподаватель:

 Кожевникова Е.Н.

Санкт-Петербург

2005

Содержание

1.

Определить глубину равномерного движения ho1 и ширину канала по дну b на подводящем участке канала при β = (βг.н.)пред.

2.

Определить глубину равномерного движения на отводящем участке канала ho2, полагая ширину канала b, равной найденной в п.1

3.

Определить средние скорости движения воды в канале и сравнить их с максимально допустимыми для заданного грунта скоростями.

4.

При υ > υнеразм определить глубину наполнения и уклон дна канала, полагая  υ = υнеразм

5.

Определить критическую глубину hк и критический уклон iк

6.

Построить график удельной энергии сечения Э(h)

7.

Пользуясь способом Чарномского, постоить кривую свободной пов-ти на подводящем участке канала ( 1,05hO1 до hp)

8.

Построить кривые свободной поверхности на отводящем участке канала при условиях: а) открытие затвора е=0,3hк б) глубина воды в конце канала равна hk

9.

Построить кривую свободной поверхности на подводящем и отводящем участках канала при полностью открытом затворе

10.

Построить график прыжковой функции θ(h), совместив его с графиком удельной энергии сечения Э(h)

11.

Построить линию сопряженных глубин для кривой типа c1 и определить местоположение прыжка.

12.

Определить длину гидравлического прыжка и потери энергии в нем. Представить на рисунке схему гидравлического прыжка и показать на ней напорную линию.

Список литературы

1. Определить глубину равномерного движения ho1 и ширину канала по дну b на подводящем участке канала при β = (β г.н.)пред.

 Основная расчётная зависимость для каналов с равномерным движением воды это формула Шези:

                           ,                             (1)

где -площадь живого сечения

     -коэффициент Шези,

     -гидравлический радиус,

     - пьезометрический уклон дна.

  В данной задаче в число искомых величин входят   и , поэтому эта задача решается путём подбора. Определим необходимый модуль расхода по формуле:

                            ,                               (2)

  В нашем случае:

                       м3/с,

  Определим относительную ширину канала по дну:

                      ,

                      ,

  Будем задаваться глубиной потока и определять:

                      ,

  Результаты расчёта сведём в таблицу:

Таблица 1

Задаваемые и определяемые величины

Ед.изм

         Численные значения

  Примечания

h

м

4

3,8

3,6

b=b*h

м

13,8

13,1

12.42

w=(в+m*h)h

м2

85,6

77,25

69,34

c=в+h(2*Ö1+ m2)

м

30,98

29,43

27,88

R=w/c

м

2,76

2,63

   2,49

C=(1/n)*R1/6

Öм/с2

49,36

48,94

48,49

K=w*C*ÖR

м3

7024,4

6126,3

5303,2

Проводим проверку:

Последний полученный результат удовлетворяет 5%-му расхождению с  и поэтому выбираем глубину равномерного движения , а ширину канала по дну на подводящем участке .

Пример расчета одной строки таблицы (для h = 4м):

а) ширина канала по дну ищется по формуле:

b=b∙h=3.45*4=13.8 (м),

б) площадь живого сечения ищем по формуле:

w=(b+m∙h)h=(13.8+1.9*4)∙4=85.6 (м);

в) смоченный периметр вычисляется по формуле:

c= b+ h(2∙Ö1+m2)=13.8+4∙(2∙Ö1+1.44)=30.98 (м);

г) гидравлический радиус определяется по формуле:

R=w/c=85.6/30.98=2.76 (м);

д) коэффициент Шези рассчитывается по следующей формуле:

C=(1/n)∙R1/6=(1/0.024)∙ 2.761/6=49.36 (м/с2)1/2.

где  n - коэффициент шероховатости;

е) модуль расхода ищется по формуле:

K=w∙C∙ÖR=85.6∙49.36∙Ö2.76=7024,4 (м3/с).

2. Определить глубину равномерного движения на отводящем участке канала , полагая ширину канала , равной найденной в п. 1.

    Для отводящего участка нам известно:

                  расход - Q=65 м3/с;

                  коэффициент откоса канала - m=1.9;

                  уклон для отводящего участка канала                   

                 i2=      1.2∙i1=1.2∙0.00015=0.00018;

                 коэффициент шероховатости - n=0.024;

         ширина канала по дну – b=12.42 м.

Для данного канала Kнеобх=Q/Öi2=65/Ö0.00018=4844.81(м3/с).

Далее составляем таблицу 2, в которой задаёмся рядом значений h, и для каждого h вычисляем соответствующий модуль расхода К.

Таблица 2

Задаваемые и определяемые величины

Ед.изм

         Численные значения

  Примечания

h

м

4

3.5

3.4

b

м

12.42

12.42

12.42

w=(в+m*h)h

м2

80,08

66.75

64.19

c=в+h(2*Ö1+ m2)

м

29.59

27.45

27.02

R=w/c

м

2.71

2.43

   2.38

C=1/n*R1/6

Öм/с2

49.18

48.32

48.13

K=w*C*ÖR

м3

6479.7

5028.6

4761.8

Проводим проверку:

Последний полученный результат удовлетворяет 5%-му расхождению с  и поэтому выбираем глубину равномерного движения ,

В результате получаем h02=3,4м при b=12,42м.

3. Определить средние скорости движения воды в канале и сравнить их с максимально допустимыми для заданного грунта скоростями

Значение средней скорости на данном участке при равномерном движении жидкости найдём из соотношения:

                                   ,                                  (3.1)

отсюда     .      

Максимальные допустимые скорости воды для песка v=0.20-0.60 м/с, следовательно в канале будет происходить размыв русла. Для предотвращения размыва русла и образования наносов ниже по течению прибегают к его укреплению, например, наброской из камня.

4. При υ > υнеразм определить глубину наполнения и уклон дна канала, полагая  υ = υнеразм

  Vнеразм определим по справочнику в зависимости от h и крупности частиц, слагающих русло канала.  В нашем случае Vнеразм = 1,48 м/с.

Для расчета глубины канала воспользуемся следующим  соотношением:

,

которое получаем из формулы (3.1), затем подставляем в формулу:  

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Гидравлика
Тип:
Расчетно-графические работы
Размер файла:
410 Kb
Скачали:
0