- •Расчетно-графическая работа № 4
- •Определение глубины равномерного движения h02 на отводящем участке канала
- •Определение средних скоростей движения воды в канале и сравнение их с максимально допустимыми для заданного грунта скоростями
- •Определение глубины наполнения и уклона дна канала на подводящем участке
- •Определение критической глубины hK и критического уклона iK канала
- •Построение графика удельной энергии сечения э(h)
- •Построение кривой свободной поверхности на подводящем участке канала
- •Построние кривых свободной поверхности типа сi и bi на отводящем участке канала
- •Кривая свободной поверхности типа сI
- •Кривая свободной поверхности типа bI
- •Построение кривых свободной поверхности на подводящем и отводящем участках канала при полностью открытом затворе.
- •Построение графика прыжковой функции θ(h)
- •Построение линии сопряжённых глубин для кривой типа сi и определение местоположения гидравлического прыжка
- •Опеределение параметров гидравлического прыжка
- •Литература
Определение глубины наполнения и уклона дна канала на подводящем участке
Полагаем, что υ = (υmax)неразм1 = 0,88 м/с.
Используя формулы (1.4) и (3.1) найдём глубину наполнения канала, решив квадратное уравнение:
;
;
;
;
м;
м.
Проверка решения квадратного уравнения:
57,16 ≈ (8,9 + 2,1 * 3,52) * 3,52 = 57,12
В результате получаем:
Новый уклон канала можно определить по формуле:
, (4.1)
где С = C(h’01) и R = (h’01).
Найдём новые коэффициент Шези (С) и гидравлический радиус (R).
- по формуле (1.4):
ω = (8,9+ 2,1 * 3,52) * 3,52 = 57,12 м2;
- по формуле (1.5):
м;
-по формуле (1.6):
м;
- по формуле (1.7):
м1/2/с.
Подставляем найденные значения в формулу (4.1):
.
Определение критической глубины hK и критического уклона iK канала
Воспользуемся уравнением для нахождения критической глубины:
, (5.1)
где α – корректив кинетической энергии ( пусть α = 1,05).
Найдём значение, соответствующее заданному расходу в канале:
м2.
Составим таблицу, отражающую зависимость значения от глубины канала (табл. 5.1).
Таблица 5.1
h |
B |
ω |
ω3/B |
м |
м |
м2 |
м5 |
1,00 |
13,10 |
11,00 |
101,60 |
1,20 |
13,94 |
13,70 |
184,62 |
1,40 |
14,78 |
16,58 |
308,15 |
1,60 |
15,62 |
19,62 |
483,23 |
1,80 |
16,46 |
22,82 |
722,35 |
Пример расчёта таблицы (для h = 1,00 м):
Ширина канала по верху определяется по формуле (2.1):
B = 8,9 + 2 * 2,1 * 1 = 13,10м.
Площадь живого сечения определяется по формуле (1.4):
ω = (8,9 + 2,1 * 1) * 1 = 11,00 м2.
м5.
По данным таблицы 5.1 строим график зависимости значения от глубины канала h (рис. 5.1).
Рис. 5.1
По построенному графику определяем критическую глубину канала:
м2 => hK = 1,34 м.
Далее необходимо найти критический уклон, который определяется по формуле:
, (5.2)
где g – ускорение свободного падения (g = 9,8 м2/с).
Величины С, В, χ зависят от критической глубины hK. Найдём их значения:
- по формуле (1.4):
ω(hK) = (8,9 + 2,1 * 1,34) * 1,34 = 15,70м2;
- по формуле (2.1):
В(hK) = 8,9 + 2 * 2,1 * 1,34 = 14,53 м;
- по формуле (1.5):
м;
- по формуле (1.6):
м;
- по формуле (1.7):
м1/2/с.
Подставляем найденные значения в формулу (5.2):
.
Построение графика удельной энергии сечения э(h)
Удельная энергия сечения определяется по формуле:
. (6.1)
Составим таблицу, отражающую зависимость удельной энергии сечения от глубины (табл. 6.1).
Таблица 6.1
h |
ω |
υ |
αυ2/2g |
Э(h) |
м |
м2 |
м/с |
м |
м |
0,60 |
6,10 |
8,25 |
3,65 |
4,25 |
0,70 |
7,26 |
6,93 |
2,57 |
3,27 |
0,80 |
8,46 |
5,94 |
1,89 |
2,69 |
0,90 |
9,71 |
5,18 |
1,44 |
2,34 |
1,00 |
11,00 |
4,57 |
1,12 |
2,12 |
1,10 |
12,33 |
4,08 |
0,89 |
1,99 |
1,20 |
13,70 |
3,67 |
0,72 |
1,92 |
1,34 |
15,70 |
3,20 |
0,55 |
1,89 |
1,50 |
18,08 |
2,78 |
0,41 |
1,91 |
2,00 |
26,20 |
1,92 |
0,20 |
2,20 |
2,20 |
29,74 |
1,69 |
0,15 |
2,35 |
2,50 |
35,38 |
1,49 |
0,11 |
2,61 |
3,00 |
45,60 |
1,10 |
0,07 |
3,07 |
Пример расчёта таблицы (для h = 0,60 м):
Площадь живого сечения определяется по формуле (1.4):
ω = (8,9 + 2,1 * 0,6) * 0,6 = 6,10 м2.
Скорость определяется по формуле (3.1):
.
Скоростной напор:
м.
Удельная энергия сечения определяется по формуле (6.1):
Э = 0,6 + 3,65 = 4,25 м.
По данным табл. 6.1 строим график удельной энергии сечения канала (рис. 6.1).
Рис. 6.1