Предельная длина насадка

1 2

Величина вакуума в сжатом сечении насадка

Истечение жидкости при переменном напоре

ГИДРАВЛИКА БЕЗНАПОРНЫХ ПОТОКОВ

УСТАНОВИВШЕЕСЯ БЕЗНАПОРНОЕ РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ В КАНАЛАХ

Равномерным называется такое движение, когда площадь живого сечения w, глубина потока h, средняя скорость V, а также эпюра распределения скорости по живому сечению не меняются вдоль потока.

Будем рассматривать только квадратичную область. Тем более, что каналы как правило работают в данной области.

При равномерном движении напорная линия Н - Н, линия свободной поверхности (пьезометрическая линия Р - Р) и линия дна совпадают. Следовательно I = I_p= i. Так как величина уклона обычно невелика считают, что поперечные сечения вертикальны.

Основные зависимости используемые при расчете каналов:

Q = V w = const V=C O (R i) (1)

Гидравлические элементы живого сечения в канале

Наиболее часто встречаемые поперечные сечения представлены на рис.

Трапецеидальное сечение (Рис. 2)

Прямоугольное сечение (Рис. 3)

Треугольное сечение (Рис. 4)

Параболическое сечение (Рис. 5)

- уравнение параболы, где р –периметр параболы, для такого русла:

Гидравлически наивыгоднейшее сечение

Гидравлически наивыгоднейшим называется такая форма сечения, которая при заданных площади живого сечения и уклоне обладает наибольшей пропускной способностью.

Из анализа формулы Q = w C O R i можно сделать вывод, что при заданных w и i наибольшей пропускной способностью будет обладать сечение с наибольшим гидравлическим радиусом. Но так как R = w / c, то максимальной пропускной способностью будет обладать сечение с наименьшим смоченным периметром.

Из всех видов сечений наименьшим смоченным периметром при заданной площади живого сечения будет обладать полукруглое сечение. На практике стенки каналов выполняются из естественных грунтов поэтому полукруглое сечение является не приемлемым с точки зрения устойчивости стенок. По этой же причине не выполняют каналы прямоугольного сечения. Нижняя часть треугольного сечения обычно заполняется наносами. Поэтому наиболее распространенным сечением каналов является трапецеидальное.

(6)

Выведем соотношение для гидравлически наивыгоднейшего трапециидального сечения

В случае прямоугольного русла m = 0, следовательно b / h = 2.

Подставив полученное соотношение в формулу определения гидравлического радиуса получим R = h / 2.

В общем случае гидравлически наивыгоднейшее и экономически наивыгоднейшее сечения не совпадают. Последнее определяется объемом земляных работ. (В гидравлически наивыгоднейших сечениях получается довольно большой глубина).

Основные задачи при расчете трапециидальных каналов на равномерное движение

Из уравнения Шези видно, что пропускная способность канала зависит от его размеров h, b, m, шероховатости n и уклона русла i, т.е. имеется взаимосвязь между шестью следующими параметрами: h, b, m, n, i и Q (или V). На практике обычно известно пять параметров и необходимо найти шестой.

Можно выделить 6 типов задач.

1 задача. Известны: h, b, m, n, i. Требуется найти Q. Задача сводится к выполнению следующих шагов.

1) определяются c и w;

2) находится R;

3) для известных n и R, например по формуле Маннинга находится С;

4) по формуле Шези определяется;

5) Q = w V.

Пример 1. Земляной трапецеидальный (рис. 2) канал. n = 0,025, h = 3,5 м, b = 10 м, m = 1,5, i = 0,0002. Найти Q.

Решение:

R = w /c = 53,3 / 22,6 = 2,36 м.

V=C O (R i) = 47 O (2,36 ^. 0,0002) = 1,03 м/с,

Q = V w = 1,03 ^. 53,3 = 54,7 м³/с.