2017-12-14
823
В открытых призматических руслах с постоянной по длине шероховатостью и положительным уклоном дна при равномерном движении в силу прямолинейности и параллельности между собой линий токов сохраняются неизменными вдоль русла глубина потока h0, называемая нормальной глубиной, и соответствующая ей площадь живого сечения ω0. Так как на свободной поверхности открытого потока давление равно атмосферному (р=ра), то линия свободной поверхности является пьезометрической линией, и, поскольку нормальная глубина неизменна, она параллельна дну канала (рис. 6.10).
Из постоянства площадей живых сечений и значений средних скоростей в разных сечениях следует, что напорная линия параллельна пьезометрической линии (свободной поверхности), следовательно, дну канала. Таким образом, уклоны напорной и пьезометрической линии (гидравлический и пьезометрический уклоны) равны между собой и равны уклону дна канала:
I=Iп=I0. (6.23)
В то же время известно, что гидравлический уклон при движении вязкой жидкости всегда положителен, следовательно, для обеспечения возможности существования равномерного движения в открытом русле положительным должен быть и уклон дна русла(i0>0).
|
|
|
Жидкость в открытом русле движется под действием составляющей силы тяжести, значение которой Gi0 зависит от уклона дна русла. Противодействующие движению силы сопротивления зависят от скорости (рис. 6.10), т. е. T=T(v).
Рис. 6.10
При равномерном движении в призматическом русле эти силы равны, т. е. G io=T. В противном случае движение становится неравномерным. При Gio>T средние скорости потока вниз по течению будут увеличиваться, а глубины уменьшаться, и, наоборот, если Gio<T, скорость будет падать, а глубина увеличиваться. В первом случае за счет увеличения скоростей силы сопротивления будут возрастать, во втором (при уменьшении скоростей) - уменьшаться. Это приведет в обоих случаях к равенству Gio=T'. Таким образом, в призматических руслах жидкость стремится к установлению равномерного движения.
