Другие предметы \ Гидравлика

Расчет канала трапецеидального поперечного сечения, страница 2

Сравнивая значения средних скоростей движения воды в канале с допускаемыми неразмывающими, получаем:

v₁> v_{1 доп. неразм}

v₂> v_{2 доп. неразм}

Условие не выполняется ни для одного из участков. Необходимо произвести уменьшение скорости воды в канале.

4. При v>v_{неразм.} определяем глубину наполнения и уклон дна канала в подводящем канале, полагая v=v_{неразм.}

Полагаем v₁ = v _{доп.неразм.} = 0,59 м/с и находим площадь поперечного сечения ω по формуле:

ω₁= Q/ v _{доп.неразм};

ω₁= 44,2/ 0,59 = 74,91 м²;

В то же время площадь живого сечения можно найти по формуле:

Соответственно, приравнивая эти два выражения, получаем квадратное уравнение, из которого можно найти новую нормальную глубину:

;

Для того, чтобы найти уклон, воспользуемся преобразованной формулой Шези для скорости:

где R (гидравлический радиус) находится по формуле:

В свою очередь смоченный периметр находится по формуле:

а площадь живого сечения:

Таким образом, получаем:

Зная гидравлический радиус, можно найти коэффициент Шези:

Теперь можем рассчитать уклон:

Таким образом, получаем новые значения:

Получившийся профиль представлен на рис. 3

2. Расчет каналов на неравномерное движение

2.1. Определение критической глубины и критического уклона

В данном пункте необходимо найти определить критическую глубину h_к и критический уклон i_к. Вычислим 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 отношение :

Определим критическую глубину канала путем подбора:

h_к	B	ω
м	м	м²	м⁵
0,8	11,35	7,60	38,75
1,0	12,27	9,97	80,68
1,2	13,19	12,51	148,49
1,4	14,11	15,54	250,90
1,6	15,03	18,15	398,07

Пример расчета таблицы 3 для h_к = 1м:

1) h_к = 1м;

2) В = 7,665м+2*2,3*1м = 12,27м;

3) ω = (7,665м + 2,3*1м)*1м = 9,97м²;

4) .

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

Рис.4. График зависимости глубины канала от w³/B.

Для определения критического уклона воспользуемся формулой:

В(h_k) = b + 2mh_k ,

В(h_k) = 7,665м + 2*2,3*1,31м = 13,69м ,

Таким образом, из проделанных расчетов следует, что критическая глубина канала составляет h_k = 1,31м, а критический уклон дна i_k = 0,003.

2.2. 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, 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.

h	ω	υ		Э(h)
м	м²	м/с	м	м
0,6	5,4	8,14	3,72	4,32
0,8	7,6	5,81	1,90	2,70
1	10,0	4,44	1,10	2,10
1,2	12,5	3,53	0,70	1,90
1,25	13,2	3,35	0,63	1,88
1,27	13,4	3,29	0,61	1,88
1,29	13,7	3,22	0,58	1,87
1,31	14,0	3,16	0,56	1,87
1,33	14,3	3,10	0,54	1,87
1,35	14,5	3,04	0,52	1,87
1,38	15,0	2,95	0,49	1,87
1,42	15,5	2,85	0,46	1,88
1,5	16,7	2,65	0,39	1,89
1,7	19,7	2,25	0,28	1,98
2	24,5	1,80	0,18	2,18
2,4	31,6	1,40	0,11	2,51