- •3 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Основы гидравлики
- •Содержание
- •Рабочая программа
- •Введение
- •Гидростатика
- •Основные физические свойства жидкости и газа.
- •Вязкость жидкости.
- •Силы, действующие в жидкости
- •Абсолютное Гидростатическое давление и его свойства
- •Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
- •Поверхность равного давления и ее свойства
- •Основное уравнение гидростатики
- •Приборы для измерения абсолютного, манометрического давлений и давления вакуума
- •Сила давления жидкости на наклонную плоскую стенку
- •Точка приложения силы давления жидкости на плоские стенки.
- •Сила давления жидкости на криволинейные поверхности
- •Примеры и задачи
- •Основы кинематики и динамики жидкости
- •Основные понятия и определения гидродинамики
- •Уравнение неразрывности потока
- •Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости
- •Уравнение Бернулли для струйки и потока реальной жидкости
- •Интерпритации уравнения Бернулли
- •Примеры и задачи
- •Гидравлические сопротивления
- •Виды гидравлических сопротивлений
- •Ламинарное и турбулентное движение жидкости
- •Основное уравнение равномерного движения
- •Ламинарный режим движения
- •Турбулентный режим движения
- •Экспериментальные исследования коэффициента гидравлического сопротивления
- •Примеры и задачи
- •Гидравлический расчет трубопроводов
- •Расчет Коротких трубопроводов
- •Уравнение простого трубопровода
- •Первый тип расчета
- •Второй тип расчета
- •Третий тип расчета
- •Расчет газопроводов при малых перепадах давлений
- •Примеры и задачи
- •Расчет газопроводов при Больших перепадах давлений
- •Гидравлический удар в трубах
- •Примеры и задачи
- •Гидравлический расчет истечения жидкостей
- •Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •Истечение жидкости через внешний илиндрический насадок.
- •Примеры и задачи
- •Гидравлические элементы живого сечения потока в канале.
- •Основные расчетные формулы для открытых русел
- •Основные задачи при расчете трапецеидальных каналов на равномерное движение воды.
- •Расчет безнапорных труб
- •Примеры и задачи
- •Литература
Примеры и задачи
Пример 6.21.
Задача 6.21
Относительное движение жидкости и твердого тела
Сопротивление трения
Сопротивление Давления
Суммарное сопротивление при обтекании твердого тела
Скорость витания
Примеры и задачи
Пример 7.22.
Задача 7.22
Равномерное движение жидкости в открытых руслах.
Предварительные замечания.
Равномерным движением называется прямолинейное движение, при котором(поток имеет цилиндрическую форму), причем скоростив соответственных точках одинаковы (по своему значению и по направлению). При равномерном движении эпюры скоростей для всех сечений имеют не только одинаковую площадь, но исовершенно одинаковую форму.
Равномерное движение является параллельноструйным движением (эти два термина, по существу, представляют собой как бы синонимы). Живые сечения при равномерном движении – плоские, причем средняя скоростьпри таком движении всегда
(вдоль потока).
Однако это условие является еще недостаточным для определения равномерного движения.
Ограничимся рассмотрением только турбулентного движения воды, относящегося к квадратичной областисопротивления (в квадратичной области обычные каналы, встречающиеся в гидротехнической практике, могут работать относительно редко).
Рис. 8.41 |
На рис. 1 представлена схема рассматриваемого движения, из которой видно, что уклон дна канала
Поскольку величина l измеряется вдоль наклонной линии дна канала. Такое движение воды получается в искусственных цилиндрических каналах.
В том случае, когда канал имеет, в частности, земляноерусло (что особенно часто встречается в практике) скорости υ в канале назначаются сравнительно малыми (чтобы не получить размыва грунта); при этом и уклоны дна земляных каналов получаются также небольшими. В связи с этим для земляных каналов можно считать, что
Как видно, здесь мы можем поступать следующим образом:
а) Расстояние l– измерятьпо горизонтали
б) Живые же сечения потока считать вертикальными, измеряя глубиныh– по вертикали.
Гидравлические элементы живого сечения потока в канале.
Наиболее часто встречаются поперечные сечения каналов, показанные на рис. 3. Приведем ниже формулы, служащие для определения величин ω, χ и R.
Симметричное трапецеидальное поперечное сечение (рис.2а). Здесьb– ширина канала по дну;h– глубина наполнения канала; величинаm, указанная на чертеже –коэффициент откоса:
m=ctg,ψ
где угол ψ (см. чертеж) задают не по соображениям гидравлического расчета, а учитывая устойчивость грунта откоса (если откосы канала образуются нескальным грунтом). Ширина потока поверху:
B=b+2mh
Величины живого сечения ω и смоченного периметра χ удобно вычислять по следующим геометрическим зависимостям:
Зная ω и χ, определяем величину R
R=ω/χ
Иногда при расчете каналов пользуются понятием относительной ширины канала по дну:
Β = b ⁄ h
Рис. 8.42 |
Величины ω и χ через β выражаются следующим образом:
Прямоугольное поперечное сечение (рис.2б)
Здесь B=b;m=ctg90˚=0
W=bh;χ=b+ 2h
в случае весьма широкого прямоугольного русла
Рис. 8.43 |
Треугольное поперечное сечение (рис.2в)
Здесь b= 0;B= 2mh;
W=mh2;
Параболическое поперечное сечение (рис. 2г)
Уравнение параболы, образующей смоченный периметр, имеет вид:
Где р – параметр параболы: оси xиyуказаны на рис 2г. Для такого русла ширина потока поверхуВможет быть найдена (для заданной глубиныh) из уравнения:
При (h:B) ≤ 0,15;
При (h:B) ≤ 0,33
При 0,33 < (h:B) < 2,00 При 2,00 ≤ (h:B). |