Другие предметы \ Гидравлика

Гидравлический расчет элементов водохозяйственного комплекса, страница 2

В данном пункте необходимо найти определить критическую глубину h_к и критический уклон i_к. Вычислим для начала критическую глубину, воспользовавшись следующим уравнением:

где α – корректив кинетической энергии (при турбулентном режиме
принимаем α = 1).

Площадь живого сечения можно определить по формуле:

а ширину канала по верху:

B(h_k) = b + 2mh_k .

Вычислим, чему же равно отношение :

Определим критическую глубину канала путем подбора (табл.3):

Таблица 3. Подбор критической глубины канала

h_к	B	ω
м	м	м²	м⁵
1,0	12,47	10,57	94,70
1,2	13,23	13,14	171,49
1,4	13,99	15,862	285,27
1,6	14,75	18,736	445,90
1,8	15,51	21,762	664,48

Пример расчета таблицы 3 для h_к = 1м:

1) h_к = 1м;

2) В = 8,67м+2*1,9*1м = 12,47м;

3) ω = (8,67м + 1,9*1м)*1м = 10,57м²;

4) .

По таблице 3 построим график зависимости (рис.4), при помощи которого можно определить критическую глубину канала. Из графика видно, что при , критическая глубина h_k = 1,31м.

Для определения критического уклона воспользуемся формулой:

В(h_k) = b + 2mh_k ,

В(h_k) = 8,67м + 2*1,9*1,31м = 13,65м ,

Таким образом, из проделанных расчетов следует, что критическая глубина канала составляет h_k = 1,31м, а критический уклон дна i_k = 0,0029.

1.6. Построение графика удельной энергии сечения

Для построения необходимого графика воспользуемся формулой для вычисления удельной энергии сечения:

где – полная удельная энергия сечения, м,

– удельная потенциальная энергия, м,

– удельная кинетическая энергия, м.

Составим таблицу значений (табл.4), в которой глубины канала будем подбирать произвольно так, чтобы они соответствовали следующим условиям: несколько точек, когда h < h_k; когда h = h_k; когда h > h_k.

Таблица 4. Зависимость глубины канала от удельной энергии

h	ω	υ		Э(h)
м	м²	м/с	м	м
0,60	5,89	8,20	3,43	4,03
0,70	7,00	6,90	2,43	3,13
0,80	8,15	5,93	1,79	2,59
0,90	9,34	5,17	1,36	2,26
1,00	10,57	4,57	1,07	2,07
1,10	11,84	4,08	0,85	1,95
1,15	12,48	3,87	0,76	1,91
1,20	13,14	3,68	0,69	1,89
1,30	14,48	3,34	0,57	1,87
1,31	14,62	3,30	0,56	1,87
1,32	14,76	3,27	0,55	1,87
1,35	15,17	3,18	0,52	1,87
1,40	15,86	3,05	0,48	1,88
1,45	16,57	2,92	0,44	1,89
1,50	17,28	2,80	0,40	1,90
1,60	18,74	2,58	0,34	1,94
1,80	21,76	2,22	0,25	2,05
2,00	24,94	1,94	0,19	2,19
2,20	28,27	1,71	0,15	2,35
2,40	31,75	1,52	0,12	2,52

Пример расчета таблицы 4 для h = 0,6м:

1) h = 0,6м;

2) ω = (8,67м + 1,9*0,6м)*0,6м = 5,89м²;

3) , ;

4) ;

5) Э(h) = 0,6м + 3,43м = 4,03м.

Теперь по полученным значениям необходимо построить график зависимости глубины канала от удельной энергии сечения (рис.5).

2. Расчет каналов на неравномерное движение

2.1. Построение кривой свободной поверхности на подводящем участке канала

В данном пункте необходимо построить кривую свободной поверхности на подводящем участке канала, пользуясь уравнением Чарномского:

где – длина участка кривой свободной поверхности между
сечениями m и m+1, м,

, – удельные энергии сечений m и m+1 соответственно, м,

i – продольный уклон дна,

– средний уклон трения на соответствующем участке.

Кривую свободной поверхности необходимо построить на промежутке глубин от 1,05*h_о1^’ до h_р (глубина воды в канале перед регулирующим сооружением, h_р = 2,3* h_о1^’=2,3*3,9м = 8,97м). Рассчитаем шаг по глубине: