Гідралічний розрахунок швидкотоку

 

Швидкоток - це русло з похилом дна більшим за критичний і_о> і_кр. Внаслідок цього на швидкотоці рух потоку має місце з глибиною, меншою за критичну, стан потоку - бурхливий. При великих швидкостях потоку частки повітря перемішуються з водою і потік стає двофазним. Збільшення об'єму води (за рахунок повітря) приводить до збільшення глибин у живих перетинах. Це збільшення глибин враховується заміною (у розрахунках) на більший коефіцієнт шорсткості русла. Для правильного визначення побутової глибини на швидкотоці коефіцієнт шорсткості nповинен бути збільшений в a разів залежності від похилу. Розрахунковий коефіцієнт шорсткості п_a = a·п, де a - коефіцієнт аерації, залежний від похилу дна русла:

 

іо	0 - 0,1	0,1 - 0,2	0,2 - 0,4	0,4 - 0,5
a	1,0	1,33	0,33 - 2,0	2,0 - 3,33

 

На кінці швидкотоку встановлюється глибина h_кін. Таким чином, потік, виходячи до нижнього б'єфу, має глибину h_нб><h_кін. Якщо глибина h_нб>h_кр, то має місце гідравлічний стрибок. Для визначення типу стрибка необхідно підрахувати h"_кін і порівняти її з h_нб. У разі h"_кін>h_нб стрибок буде відігнаний, h"_кін ≈ h_нб - стрибок має місце у стислому перерізі, h"_кін<h_нб - стрибок затоплений.

При h''_кін>h_нб потрібний розрахунок гасника енергії.

Порядок виконання роботи

 

Вихідні дані

io	L	Q,
0,072	42	1,45

 

 

1. Визначають ширину швидкотоку за формулою Ю.М. Даденкова:

 

 

. Визначають критичну та побутову (будь-яким способом) глибини:

 

 

Розрахуємо побутову глибину способом підбору:

 

)

 

3. Обчислюю площу живого перерізуω₁ при глибині h₁:

h₁=0,3

 

 

4. Обчислюю змочений периметр χ₁:

5. Обчислюю гідравлічний радіус R₁ як частку від ділення площі живого перерізу на змочений периметр:

 

 

6. За гідравлічним радіусом та коефіцієнтом шорсткості русла знаходжу швидкісну характеристику W₁

W₁=6 м/с

7. Обчислюю значення витратної характеристики K₁ за формулою:

 

h₂ =0,4

 

 

W₂=6,3 м/с

 

h₃ =0,5

 

 

W₃=9 м/с

 

h₄ =0,6

 

 

W₄=12 м/с

 

 

Витрата  відповідає h₀ =0,5

Приймають глибину на початку швидкотоку h₁₌ h_кр, будують криву спаду.

Якщо довжина L_сп кривої спаду виявляється меншою за довжину L, то на швидкотоці встигає встановитися рівномірний рух, і на його кінці h_кін =h₀. Такий швидкотік називають довгим. Якщо L_сп>L (короткий швидкотік), рівномірний рух не встановлюється на швидкотоці і на його кінці глибину h_кін знаходять інтерполяцією.

 

	hпоч= h = 0,67	hкін = h0 = 0,5
0,5360,4
2,141,97
0,250,203
W	7	6
0,410,736
1,081,236
3,752-
0,386-
0,149-

 

 

Виходячи з результату обрахунку

Підраховавши глибину <L, можна зробити висновок, що швидкотік довгий.

 

 

При умові h"_кін>h_нб - розраховуємо гасник енергії.

 

 

Розраховую гасник енергії у вигляді водобійного колодязя

Глибина водобійного колодязя:

 

- =

 

де - коефіцієнт запасу

Довжину водобійного колодязя розраховують за формулою:

 

l_кол=l_пр=2,5^. (1,9 - )=2,5^. (1,9^. 8,75-0,5)=40,3 (м)

 

Вона дорівнює довжині гідравлічного стрибка.

 

Рис. 3.1. Схема швидкотоку