Курсовая работа / Hydro6_1

4

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра гидравлики.

Курсовая работа.

по курсу механики жидкости и газа

Студент 3012/1 группы

­­­­­­­­__________________________

Зачтено «_____»________________ 1999 г. Преподователь _____________Кожевникова Е.Н.

1999

1. Расчёт канала на равномерное движение.

1. Подбор гидравлически наивыгоднейшего сечения подводящего участка канала.

Гидравлически наивыгоднейшим сечением трапецеидального канала называется сечение, которое (при заданных коэффициенте откоса канала m; уклоне дна i; коэффициенте шероховатости n; расходе Q) характеризуется максимально возможной средней скоростью , а следовательно, минимальной площадью живого сечения.

Характеризуется _г.н., которая определяется по формуле:

_г.н.=(в/h)_г.н.=2((1+m²)-m);

где m – коэффициент откоса;

в – ширина канала по дну;

h – глубина наполнения канала;

=2((1+2.4²)-2.4)=0.2.

В данной задаче размеры поперечного сечения не заданы, решаем путём подбора.

Нам даны: Q=95.0 м³/с – расход воды;

m=2.4;

Уклон для подводящего участка канала i₁=0.00009;

Уклон для отводящего участка канала i₂=0.7 i₁=0.000063;

n=0.020.

Далее находим модуль расхода, которым должен характеризоваться рассчитываемый канал. Этот модуль называется небходимым и находится по формуле:

К_необх.=Q/ i₁=95.0/0.00009=10013.88 м³/с.

Составляем таблицу 1, в которой задаёмся рядом значений h, и для каждого h вычисляем соответствующий модуль расхода К.

Т А Б Л И Ц А 1.

№ строки	Величина или расчётная формула	Ед.изм	Задаваемые и находимые значения				Примечания
1	h	м	3	5	5,3	5,5
2	в=*h	м	0,6	1	1,06	1.1	=0.2
3	m*h	м	7,2	12	12,72	13.2	m=2.4
4	в+ m*h	м	7,8	13	13.78	14.3
5	=(в+ m*h)h	м2	23,4	65	73.03	78.65
6	h(2*1+m2)	м	15,6	26	27.56	28.6	2*1+m2=5.2
7	= в+ h(2*1+m2)	м	16,2	27	28.62	29.7
8	R=/	м	1,44	2,4	2.55	2.65
9	C=1/n*R1/6	м/с2	58,13	57,85	58.44	58.82	n=0.020
10	R	м	1,2	1,55	1.60	1.63
11	K=*C*R	м3/с	1492	5828	6828.97	7540.69

За тем строим график (рис.1). По этому графику находим искомую глубину h_иск.=4 м, зная h, определяем в=0.8 м.

1.2. Определение ширины подводящего участка канала по дну и глубину равномерного движения.

Принимаем _г.н.=(_г.н.)_пред., значение (_г.н.)_пред. находим по формуле:

(_г.н.)_пред.=2.5+m/2=2.5+2.4/2=3.7;

и снова определяем параметры канала. Составляем таблицу 2.

Т А Б Л И Ц А 2.

№ строки	Величина или расчётная формула	Ед.изм	Задаваемые и находимые значения				Примечания
1	h	м	2.5	3.5	3.7	4
2	в=*h	м	9.25	12.95	13.69	14.8	=3.7
3	m*h	м	6	8.4	8.88	9.6	m=2.4
4	в+ m*h	м	15.25	21.35	22.57	24.4
5	=(в+ m*h)h	м2	38.12	74.72	83.51	97.6
6	h(2*1+m2)	м	13	18.2	19.24	20.8	2*1+m2=5.2
7	= в+ h(2*1+m2)	м	22.25	31.15	32.93	35.6
8	R=/	м	1.71	2.4	2.53	2.74
9	C=1/R1/6	м/с2	54.67	57.85	58.36	59.14	n=0.020
10	R	м	1.31	1.55	1.59	1.65
11	K=*C*R	м3/с	2730.6	6700.98	7749.66	9524.4

Строим график (рис. 2), по нему находим глубину равномерного движения h₀₁=2.7 м. Затем определяем ширину подводящего участка канала по дну в=9.99 м.

1.3. Определение глубины равномерного движения для отводящего участка канала.

Считаем, что в пределах отводящего участка имеется равномерное движение. Ширину

отводящего участка канала по дну принимаем равной ширине на подводящем участке, найденной в п. 1.2.

в=9.99 м.

Нам заданы: Q=95.0 м³/с – расход воды;

m=2.4;

уклон для отводящего участка канала i₂=0.7 i_1­­­=0.000063;

n=0.020.

Находим модуль расхода по формуле:

К_необх.=Q/ i₂=95.0/0.000063=11968.87 м³/с

Далее составляем таблицу 3, в которой задаёмся рядом значений h, и для каждого h вычисляем соответствующий модуль расхода К, по данным таблицы строим график К=(h)

(рис. 3).

По этому графику, зная К_необх., находим h_иск=2.9 м.

Т А Б Л И Ц А 3.

№ строки	Величина или расчётная формула	Ед.изм	Задаваемые и находимые значения				Примечания
1	h	м	2.5	3.8	4	4.1
2	в	м	9.99	9.99	9.99	9.99
3	m*h	м	6	9.12	9.6	9.81	m=2.4
4	в+ m*h	м	15.99	19.11	19.59	19.8
5	=(в+ m*h)h	м2	39.97	72.618	78.36	81.18
6	h(2*1+m2)	м	13	19.76	20.8	21.32	2*1+m2=5.2
7	= в+ h(2*1+m2)	м	22.99	29.75	30.79	31.31
8	R=/	м	1.74	2.44	2.54	2.59
9	C=1/R1/6	м/с2	54.85	58	58.5	58.55	n=0.020
10	R	м	1.32	1.56	1.59	1.61
11	K=*C*R	м3/с	2894.3	6570.5	7288.7	7652.5

1.4. Определение средних скоростей движения воды на подводящем и отводящем участках канала.

Нам заданы: диаметр частиц песка, слагающего русло канала d=1.5 мм;

размеры живых сечений подводящего и отводящего участков канала:

h₀₁=2.7 м; в=9.99 м;

h₀₂=2.9 м; в=9.99 м;

и площади живых сечений определяем по формулам:

₁=(в+h₀₁*m)*h₀₁=(9.99+2.7*2.4)*2.7=44.469 м²;

₂=(в+h₀₂*m)*h₀₂=(9.99+2.9*2.4)*2.9=49.155 м².

Далее находим значения средних скоростей:

_1сред=Q/₁=95/44.469=2.14 м/с;

_2сред=Q/₂=95/49.155=1.93 м/с.

Определяем по таблице максимальную скорость, зная диаметр частицы песка

слагающего русло _max=0.6775 м/с.

1.5 Определение необходимого уклона дна подводящего канала.

При заданном расходе Q=95.0 м³/с и скорости =_max=0.6775 м/с определяем площадь

живого сечения по формуле:

=Q/_max=95/0.6775=140.22 м².

Далее определяем глубину равномерного движения:

=(в+m*h)*h;

из этой формулы находим, что h=5.85 м.

Необходимый уклон дна подводящего канала определяем по формуле:

i=Q²/²*C²*R=2/C2*R,

где С – коэффициент Шези, который определяем по формуле:

C=(1/n)R^1/6=61.52 м/с²;

R – гидравлический радиус;

R=/,

где  - смоченный периметр;

= в+ h(2*1+m²)=9.9+5.85(1+2.4²)=33.346 м;

R=140.22/33.346=3.47 м.

Необходимый уклон дна равен:

i=0.0000349.