Установление неравномерного движение жидкости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Установление неравномерного движение жидкости

При установлении неравномерного движения жидкости в открытых руслах средняя скорость Q и глубина изменяются вдоль движения, но не изменяются с течением времени. Такое движение встречается наиболее часто. При этом линия потенциальной энергии совпадает с кривой свободной поверхности. Чаще всего наблюдается явление спада и подпора. Явление же подпора наблюдается при изменении уклона.

Кривая спада

1

h₁ х₁ 2

h₂ х₂

1

2

h1 > h2 ; х1 > х2

Явление подпора встречается, когда на пути имеется какая либо преграда.

h1 h2

h1 < h2; х1 < х2

Основной задачей при расчете неравномерного движения является построение кривых свободной поверхности. При этом, в случае кривых подпора можно определить отметки подъема воды в русле и принять меры против затопления. В случае кривых спада, то есть при уменьшении глубин и увеличении скорости можно рассчитать необходимое укрепление русла обеспечивающее нормальную работу без размыва.

Удельная энергия сечения

Удельная механическая энергия:

Относительно произвольной плоскости. Если провести плоскость сравнения через наинизшую точку русла, то энергия будет равна:

h = z+

h - глубина погружения наинизшей точки.

B

h

O O



Удельная энергия сечения - это энергия относительно наинизжей точки дна.

e=f(h)

e

бурное спокойное

ПК > 1 lmin e=h

ПК < 1

0 hK (ПK=1) h

То есть функция равна 0.

1) h> ?; e > ?; асимптотическое приближение к кривой

2) h> 0; e > ?;

3) функция имеет min- это критическая глубина.

щ зависит от h.

- Бесконечно малая площадь

, где В-ширина

Если глубина потока меньше критической h<hK, то eпотенциальная < eкинетическая, поток находится в бурном состоянии.

Если h>hK, то с увеличением h , в потоке eпотенциальная увеличивается, eкинетическая уменьшается, а общая удельная энергия также возрастает. Поток будет находится в спокойном состоянии

При глубине h=hK наблюдается минимум удельной энергии. Поток будет находится в критическом состоянии, так как любое изменение глубины может привести его из спокойного состояния в бурное и наоборот.

Оно позволяет определять hкр. для любых форм русел. Так как hкр. входит неявным образом, то в общем случае hкр. находят методом подбора. Для этого называют различные значения B и щ. Затем строят график зависимости h от . Для некоторых форм поперечных сечений русел hкр. может быть определена аналитическим путем или с помощью вспомогательных графиков и таблиц.

 h

hкр

Для русел прямоугольного сечения BK=b; щ=bh

= ; =

Hкр = ; Параметр -параметр кинетичности, который характеризует состояние потока.

а) В бурном состоянии >1;

б) В спокойном состоянии <1;

в) В критическом состоянии =1.

Критический уклон

Приведенные выше зависимости для определения hкр показывают, что она зависит от формы русла Q, но не зависит от уклона и шероховатости. В то же время при равномерном движении нормальная глубина зависит как от Q, формы, также от уклона и шероховатости.

Нормальной будем называть глубину потока при равномерном движении и все параметры будем обозначать: h0, Q0, щ0.

При изменении уклона hкр остается постоянной, а нормальная изменяясь при некотором значении уклона может стать равной критической. Такой уклон, при котором нормальная глубина равна критической будем называть критическим уклоном.

При нем Q = щкр Wкр , где

щкр - площадь живого сечения

Wкр - скоростная характеристика

Для равномерного движения

-Если i=iKР

h0=hКР

-Если i<iKР; h0>hКР

h0

hK

Если i>iKР; h0<hКР

h0 hK

Для наиболее часто встречающихся изменений критических глубин(применимо для водоснабжения):

hK от 0,2м до 2 м

i от 0,001 до 0,02

механический энергия движение жидкость

Основное дифференциальное уравнение установления неравномерного плавноизменяющегося движения жидкости в открытых руслах

Предположим, что изменение глубины по длине будет постепенным. Возьмем два сечения. Пусть потери по длине dhl.

 х 1 Pa 2 х+dх

h h+dh

z+dz

0 0

= i уклон дна русла. Он положителен в строну уменьшения дна.

удельная энергия сечения

(*)

уклон трения, частный случай гидравлического уклона при учете только потерь энергии.

(*)-основное дифференциальное уравнений установившегося и равномерного движения жидкости в открытом русле.

Оно применимо как для призматического , так и не призматического русла. При определении уклона на трении допускается, что потери напора при неравномерном движении выражаются теми же формулами, что и при равномерном:

Iтрения = il =

Если при равномерном движении величина уклона на трение по длине потока остается постоянной, то при неравномерном движении с изменением глубины изменяется и площадь и скоростная характеристика, то есть и уклона так же изменяется.

Размещено на Allbest.ru