6. Построение кривой свободной поверхности.

1)Определение нормальной глубины наполнения h₀.

2)Определение критической глубины h_k.

3)Установление формы свободной пов-ти потока.

4)Определение гидравлического показателя русла x.

5)Определение величины j=f(h)

6)Построение кривой свободной пов-ти потока по ур-нию Бахметьева.

Первый способ: когда j считается постоянным по всей длине потока. Предполагают, что задана глубина h₂=h_ф. тогда ур-ние неравномерного движения: l=A-D(η₁-Eφ(η₁)). Зная глубину в конце русла h₂=h_ф, определяем относительную глубину η₂=h₂/h₀, после находим φ(η₂) по таблицам. После выясняют в каких пределах должна лежать глубина h₁ потока. Затем составляем табл.и задаемся рядом значений h₁ найденного предела и вычисляем соответствующие этим глубинам l. По полученным данным строим кривую свободной пов-ти.

Второй способ: когда при определении j русло разбивается на участки. В этом случае ур-ние неравномерного движения примет вид: l=D₀{[η₂-(1-j)φ(η₂)]-[η₁-(1-j)φ(η₁)]. Далее разбивают заданное русло на ряд участков, определяют в каких пределах должны лежать искомые глубины. Задаются глубинами в начале и в конце каждого выделенного участка русла. После этого, зная глубины в начале и в конце каждого участка, вычисляем длины l всех участков. Все вычисления сводят в таблицы. Затем по данным таблицы стоят кривую свободной пов-ти.

7. Гидравлический прижок. Основные сведения.

Установлено, что при переходе из бурного состояния в спокойное происходит гидравлический прыжок.рассм-м следующую схему:

гидравлическим прыжком наз.резкое увеличение глубины потока от величины h’ меньшей h_к до величины h” большей h_к. величина а_n наз.высотой прыжка, l_n - длиной прыжка. Глубины h’ и h”, ограничивающие прыжок наз.сопряженными. прыжок появляется всегда, когда при увеличении глубины свободная пов-ть пересекает линию критической глубины К-К.

Характер движения воды в пределах прыжка. В потоке между сечениями 1-1 и 2-2 наблюдается пов-ть раздела АВС. Ниже этой пов-ти струя резко расширяется от глубины h’ до h”. Выше пов-ти раздела АВС имеется поверхностный валец – это водоворотная обл-ть, характеризуемая беспорядочным движением, которую, однако, с некоторым приближением можно привести к определенному водоворотному движению. Верхняя пов-ть АДС вольца получается неровной, волнообразной, насыщенной пузырьками воздуха.

Энергетическая интерпретация прыжка. Рассм.гидравлический прыжок, полученный при истечении из под щита.

кривая свободной пов-ти аb явл-ся кривой типа с₀ – здесь наблюдается бурное течение. Кривая сd явл-ся кривой типа b_0. Точки a’, b’, c’, d’ кривой Э=f(h) соответствуют точки a, b, c, d свободной пов-ти потока. Следуя по движению потока от т.а до т.d мы перемещаемся по кривой, следуя по пути a’ b’ c’ d’. В конце потока получается минимум энерии, а следовательно здесь устанавливается критическая глубина. Если ба мы допустили, что прыжок в природе отсуствует, то кривая аb в некоторой т.С подошла бы к линии К-К. Поток получил бы минимум энергии и дальнейшее движение жидкости было бы невозможно.