Другие предметы \ Гидравлика

Расчет канала на равномерное и неравномерное движение. Расчет гидравлического прыжка, страница 5

4. Разность значений удельной энергии:

5. Средняя глубина на участке:

6. Новая площадь живого сечения на участке:

7. Смоченный периметр:

8. Гидравлический радиус:

9. Коэффициент Шези:

10.Уклон дна на данном участке:

где скорость на участке высчитывается по формуле:

11.Разность уклонов:

12.Разность продольных координат сечения:

По полученным точкам строим кривую спада на отводящем участке канала (рис. 8).

3. Расчет гидравлического прыжка

Гидравлическим прыжком называется явление резкого увеличения глубины от до , при котором поток из бурного состояния переходит в спокойное. Глубины h’ и h’’ называются сопряженными, h’ – первой, а h’’ – второй сопряженной глубиной. При этом явлении энергия вдоль потока уменьшается.

3.1.Построение графика прыжковой функции

Для построения графика будем использовать уравнение гидравлического прыжка, которое устанавливает связь между сопряженными глубинами:

где – коррективы кинетической энергии и равны 1, – ускорение свободного падения, – расход воды в канале, – площадь живого сечения, а – заглубления центра тяжести.

При заданных расходе Qи форме поперечного сечения русла (в нашем случае трапецеидальная форма поперечного сечения) выражения в правой и левой частях уравнения зависят только от глубины h, что делает целесообразным обозначить эти выражения через :

и называть прыжковой функцией. При этом уравнения гидравлического прыжка можно записать в виде:

График прыжковой функции строится по тому же принципу, что и график удельной энергии сечения, по точкам. Для удобства значения расчетов сведем в таблицу.

№
	м		м
1	0,50	3,90	0,239	49,51	50,44
2	0,60	4,80	0,284	40,17	41,54
3	0,80	6,74	0,373	28,63	31,15
4	1,00	8,85	0,460	21,82	25,89
5	1,15	10,54	0,524	18,32	23,85
6	1,20	11,12	0,545	17,36	23,43
7	1,30	12,32	0,587	15,67	22,91
8	1,39	13,44	0,625	14,36	22,76
9	1,50	14,85	0,670	13,00	22,96
10	1,60	16,17	0,711	11,93	23,44
11	1,70	17,54	0,752	11,00	24,19
12	1,90	20,41	0,832	9,46	26,45
13	2,50	30,00	1,067	6,43	38,47
14	3,00	39,15	1,258	4,93	54,20

Пример расчета таблицы для h=1м:

1. Площадь живого сечения:

2. Глубина центра тяжести:

где B – ширина сечения канала по верху, равная:

Соответственно, глубина центра тяжести:

3. Значение :

4. Значение прыжковой функции:

По полученным точкам строим график прыжковой функции и совмещаем ее с графиком удельной энергии (рис. 9).

3.2.Построение линии сопряженных глубин для кривой типа и определение местоположения прыжка

Нам необходимо построить линию сопряженных глубин для вторых сопряженных глубин h’’. Для этого составим таблицу.

*h’, м*	0,34	0,55	0,76	0,97	1,18	1,39
*h’’, м*	3,20	2,80	2,2	1,90	1,65	1,39

В этой таблице h’ – первые сопряженные глубины, значение которых соответствуют значениям глубин для кривой подпора типа на отводящем участке, а h’’ – вторые сопряженные глубины. Зная значения первых сопряженных глубин, можем найти соответствующие им значения вторых глубин по графику прыжковой функции. Для этого используем уравнение гидравлического прыжка в следующем виде:

Теперь построим линию сопряженных глубин (рис. 8). Точка пересечения линии сопряженных глубин с линией спада типа соответствует концу прыжка, т.е. это вторая действительная сопряженная глубина, равная 1,85 м. Соответственно, обратным ходом по графику прыжковой функции найдем действительное значение первой сопряженной глубины. Таким образом, получаем:

Отметим первую действительную сопряженную глубину на кривой подпора типа . Соединив две сопряженные глубины, получаем гидравлический прыжок. Красным цветом покажем реальные получившиеся кривые свободной поверхности на отводящем участке канала (рис. 8).

3.3.Определение длины гидравлического прыжка и потери энергии в нем

Высота гидравлического прыжка высчитывается как разность сопряженных глубин: