- •Методические указания
- •Методические указания
- •ЗАДАЧА 1
- •ЗАДАЧА 2
- •ЗАДАЧА 3
- •ЗАДАЧА 4
- •ЗАДАЧА 5
- •ЗАДАЧА 6
- •ЗАДАЧА 7
- •ЗАДАЧА 8
- •ЗАДАЧА 9
- •ЗАДАЧА 10
- •ЗАДАЧА 11
- •ЗАДАЧА 12
- •ЗАДАЧА 13
- •ЗАДАЧА 14
- •ЗАДАЧА 15
- •ЗАДАЧА 16
- •ЗАДАЧИ 17 – 20
- •ЗАДАЧА 21
- •ЗАДАЧА 22
- •ЗАДАЧА 24
- •ЗАДАЧА 25
- •ЗАДАЧА 26
- •ЗАДАЧА 27
- •ЗАДАЧА 28
- •ЗАДАЧА 29
- •ЗАДАЧА 30
- •ЗАДАЧА 31
- •ЗАДАЧА 32
- •ЗАДАЧА 1
- •ЗАДАЧА 3
- •ЗАДАЧА 4
- •ЗАДАЧА 5
- •ЗАДАЧА 6
- •ЗАДАЧА 7
- •ЗАДАЧА 8
- •ЗАДАЧА 9
- •ЗАДАЧА 10
- •ЗАДАЧА 11
- •ЗАДАЧА 12
- •ЗАДАЧА 13
- •ЗАДАЧА 14
- •ЗАДАЧА 15
- •ЗАДАЧА 16
- •ЗАДАЧИ 17 – 20
- •ЗАДАЧИ 21 – 22
- •ЗАДАЧИ 23 – 24
- •ЗАДАЧИ 25 – 28
- •Расчет ступеней
- •ЗАДАЧИ 29 – 31
- •Расчет выхода
d hс h0 |
, |
(3.46) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
q2 |
|
02 . |
(3.47) |
|
2g h02 |
|||||
|
|
2g |
|
Здесь - скорость в канале.
Из полученных двумя способами глубин водобойного колодца принимают большую. Длину водобойного колодца определяют по формуле
Lk пад пр , |
(3.48) |
пад 1,33 H0 Р 0,3H0 . |
(3.49) |
В задаче 27 одноступенчатый перепад. Его расчет ведут аналогично расчету второй ступени предыдущих задач (25, 26).
ЗАДАЧИ 29 – 31
При решении этих задач необходимо рассчитать быстроток. Расчет быстротока заключается в расчете входа, водоската и выхода. Расчет входа и выхода аналогичен расчету соответствующих частей перепада. Лишь для задачи 29 глубина водобойного колодца рассчитывается следующим образом:
d hс h0 , |
|
|
(3.50) |
|
E0 h d |
2 |
, |
(3.51) |
|
2g |
||||
|
|
|
где h - глубина воды в конце водоската; - скорость на водоскате.
Определяют Ф с , ( hс ) и новое ( d ).
Уточнение глубины ( d ) проводят до тех пор, пока разность между последней и предыдущей величиной составит менее 5%.
Длина водобойного колодца
Lk пад |
пр , |
(3.52) |
||
пад |
|
2Р |
, |
(3.53) |
|
g |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р d h , |
|
|
|
(3.54) |
2 |
|
|
|
(3.55) |
пр 3 hс . |
|
|||
|
|
|
Расчет водоската заключается в определении уклона ( i ), в задачах 29, 30; в 31 и 32 он задан, и расчета длины кривой свободной поверхности на водоскате.
Уклон водоската определяют исходя из допустимой скорости, принимая 10 м/с находят Q и тогда глубина h b ;
Используя уравнение Шези находят
49
|
|
2 |
|
|
|||
i |
|
|
|
|
, |
|
(3.56) |
С2 |
|
|
|||||
или |
R |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
i |
|
|
|
, |
(3.57) |
||
|
С R |
||||||
|
|
|
|
|
|||
R |
|
. |
|
|
(3.58) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Величину ( С R ) можно определить по (R ) в таблице Х [2]. В задаче 30 необходимо еще определить длину водоската
H1 H2 |
, |
(3.59) |
i |
|
|
В задачах 31 и 32 глубину воды ( h ) на водоскате, которая установится в случае равномерного движения, можно определить по способу Н.Н.Агроскина (см. задачи 21 - 22).
Первоначально определяют функцию от гидравлически наивыгоднейшего радиуса
|
|
F Rгн |
1 |
|
Q |
|
, |
|
|
|
|
|
(3.60) |
|
|
4m0 |
i |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где m - можно определить по таблице X 2 |
|
в зависимости от заданного заложения от- |
||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
косов ( m ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Зная F Rгн по таблице Х [2] определяют (R |
гн). Находят отношение |
|
b |
|
и по таб- |
|||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
Rгн |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
лице XI 2 определяют |
|
и тогда h Rгн |
|
|
|
. |
|
|
|
|
||||
Rгн |
|
|
|
|
Rгн |
|
|
|
|
Для построения кривой свободной поверхности на быстротоке необходимо знать граничные глубины ( hгр1) - начала кривой и ( hгр2 ) - конца кривой. В нашем случае, для всех
задач первоначально принимается hгр2 h 0,01, т.е. на определенной длине водоската
устанавливается равномерный режим с глубиной ( h ), а кривая свободной поверхности заканчивается (условно) на глубине большей глубины равномерного режима на 1 см.
Глубина начала кривой, т.е. ( hгр1) будет равна критической глубине, которая устанавливается в начале водоската
|
|
hгр1 hк 3 |
q2 |
, |
|
|
(3.61) |
||||
|
|
g |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
q Q |
, здесь b - ширина водоската. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длину кривой можно определить различными методами [2], здесь предлагается спо- |
|||||||||||
соб Бахметьева. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
hо |
|
2 |
1 j |
2 |
, |
(3.62) |
||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
i |
|
1 |
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где j С2ib Пк Q 2 b , ho=h – глубина на водоскате при равномерном режиме. g g 3
50
Вся длина кривой свободной поверхности между граничными глубинами разбивается на несколько участков (например - четыре), т.е. с глубинами hкр , h1 , h2 , h3 , h4=h+0,01м.
По уравнению Бахметьева между этими глубинами определяются длины участков и затем суммируются. Расчет лучше вести в табличной форме (таблица 3.3).
Просуммировав длины участков сравнивают длину кривой с длиной водоската (если
она известна) и устанавливают, что если ∑ < водоск., то на водоскате сформировался равномерный режим, если ∑ > водоск., то режим не сформировался.
Расчет выхода
Для выяснения характера сопряжения потока за водоскатом определяют сопряженную глубину с глубиной в конце водоската (h)
|
|
h |
|
hk |
3 |
|
(3.63) |
|
h |
|
|
|
|
||||
|
|
1 8 |
|
|
1 . |
|||
|
2 |
|
h |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вслучае если h >h0, необходимо запроектировать водобойную стенку.
Взадаче 29 необходимо запроектировать водобойный колодец. Расчет высоты водобойной степени и длины ее колодца аналогичен как и для перепада, однако длина колодца к = пр.
Глубина водобойного колодца (d) определяется как и для перепада, а длина
к = пад+ пр, |
|
|
|
(3.64) |
|
пад |
2Р |
, |
(3.65) |
||
g |
|||||
|
|
|
|
||
где - скорость на водоскате, |
|
|
|
|
|
Р d h |
, |
|
|
(3.66) |
|
2 |
|
|
|
|
|
пр 3 h04 . |
|
|
(3.67) |
По полученным размерам строится профиль и план сооружения.
51
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1.Чугаев Р.Р. Гидравлика.- Л.: Энергия, 1982. - с.672.
2.Андреевская А.В. и др. Задачник по гидравлике.- М.: Энергия, 1970. -с.566.
3.Справочник по гидравлическим расчетам / Под редакцией П.Г.Киселева.- М.: Энер-
гия, 1974.- с. 314.
Дополнительная
4.Курганов А.М. и др. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации.- М.: Стройиздат, 1978.
5.Вильнер Я.М. и др. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.- Минск: Высшая школа, 1976.
6.Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей из труб круглого сечения по формуле Н.Ф.Федорова.- Минск: 1972.
7.Константинов Ю.М. Специальные вопросы гидравлики, систем водоснабжения и водоотведения. –Киев: КИСИ, 1981.
8.Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стальных водопроводных труб.– М: Строй-
издат, 1986.
52
|
Таблица 3.3 Определение длины кривой свободной поверхности на водоскате |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
h , |
hi |
|
|
|
, |
3 |
, |
R , |
С |
R |
|
, |
Q 2 |
2 |
b |
Пкср |
1 Пкср |
1 Пкср |
1 Пкср |
, |
|
|
Q |
Q |
||||||||||||||||||
|
м2 |
h |
|
|
|
м2 |
|
м м |
|
|
м3 / с |
|
g 3 |
|
|
|
|
|
м |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
10 |
11 |
12 |
13 |
|
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
|
hk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
53 |
h1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑ |
|
Учебное издание
Составители: Громик Николай Васильевич Мешик Олег Павлович Шешко Николай Николаевич
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по курсу «Механика жидкости и газа»
для студентов специальности 70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»
Ответственный за выпуск: Громик Н.В. Редактор: Строкач Т.В. Компьютерная верстка:
Корректор:
|
|
|
|
||
Подписано к печати |
Тираж |
Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Усл. п. л. |
Учреж- |
||
Уч. изд. л. |
экз. Заказ |
Отпечатано |
на ризографе |
||
дения образования |
«Брестский |
государственный |
технический |
университет». |
224017, |
г.Брест, ул.Московская, 267.