22.Сопряжение свободной струи с потоком в нижнем бьефе. Дальность полёта струи.

При сопряжении струи приходиться различать два случая ί>ί_к и ί<ί_к

1. ί>ί_к 2. ί<ί_к

1 случай встречается редко поэтому будем рассматривать только второй. Для него возможны 3 типа сопряжения струи с НБ.

1 тип: Сопряжение бьефов при помощи отогнанного прыжка, когда h”_C >h_н, h” вторая сопряжённая глубина со сжатой глубиной сопряжения имеет след. картину

2 тип: Сопряжение бьефов при помощи затопленного прыжка

-затоплен.

3 тип: прыжок в сжатом сечении

При расчёте сопряжения бьефов устанавливают всего какой из типов сопряжения имеет место в расчётном случае. Для этого выполн. след. операции.

Для определения типа сопряжения:

1)определяют по ранее предложенному уравнению.

2)Определяют сопряженную с , т.е. представляют в сжатом сечении прыжок фиктивный.

Существует три способа расчёта:

-общий аналитический

-при помощи спец.графиков

-приближенный(упрощенный)

Дальность полета струи

l₀=x₀+x_1; x_0- расстояние от верховой грани водослива с тонкой стенкой до сечения С-С, x_{1 –} дальность полета материальной точки

23.Общие указания о гашении энергии в нижнем бьефе сооружений.

Относительно большая потенциальная энергия воды ВБ непосредственно за плотиной частично переходит в кинетическую энергию, в связи с чем скорости движения воды в НБ резко увеличивается. Для того чтобы уменьшить мощность необходимо на возможно более короткой длине за плотиной:1)преобразовать часть получившейся в НБ избыточной кинетической энергии в потенциальную, доводя относительно малую

глубину h_с до величины h_н.2)погасить оставшуюся часть избыточной кинетической энергии, т.е. рассеять ее. Гася за плотиной избыточную кинетическую энергию, вместо отогнанного гидравлического прыжка, получаем, затопленный прыжок, причем мощность крепления в НБ снижается. Специальные устройства, сооружаемые в НБ с целью гашения энергии, называются гасителями энергии. Различают след. типы гасителей энергии:

4)специальные гасители энергии.

Идея заключается в том, что на пути потока устраиваются всевозможные препятствия, заставляющие его соответствующим образом деформироваться. В результате такой деформации потока происходит интенсивное рассеивание энергии. В отличии от водобойных колодцев и водобойных стенок, специальные гасители не поддаются гидравлическому расчету. Размеры их приходится назначать на основании опытов, проводимых в лаборатории с моделью проектируемого сооружения.

24.Гидравлический расчёт водобойных колодцев, водобойных стенок.

Идея устройства колодца заключается в следующем: создавая колодец понижаем дно НБ русла у плотины от положения 0-0 до положения 0’-0’ на величину d, где d-глубина водобойного колодца.

В результате устройства колодца имеем следующее:

а) полная высота падения струи увеличивается от Е₀ до Е₀’.

б) сжатая глубина уменьшалась до глубины

в) с уменьшением сжатой глубины сопряженной с ней глубины увеличивается и равняется прим. т.е. ()’ г) увеличение высоты прыжка увелич. потенциал. энергию в нём (потенциал. энергия в прыжке прямопропорционально высоте прыжка в 3 степени)

Т.о. создавая колодец мы при этом увеличиваем глубину ; однако на ряду с этим мы ещё больше увелич. глубину НБ, в результате чего можем получить требуемое неравенство т.е. прыжок затоплен. Необходимая глубина колодца отвечает затопленному прыжку со степенью затопления А=(1.05÷1.1), А= находится по формуле:

где – теоретическая глубины водоб.колодца, т.е. такая глубина при которой прыжок устанавливается в сжатом сечении. Величина d- практическая глубина, или строительная глубина.

2. Определение теоретической глубины водобойного колодца. При рассмотрении этого вопроса решается плоская задача. В начале определяется Q сброса в НБ, а затем по нему определяют удельный расход q=Q_НБ/B. В- ширине водосливного фронта. Зная q платины расчет ведут по следующей схеме:

1пункт

1.Задаемся величиной d₀.

2.Определяем новое значение E₀’=E₀+d.

3.Зная E₀ находим новое значение h_c’.

4.Пользуясь находим соприкс. с ней прим.

5.В колодце на выходе из него имеем уступ, который называется водобойным уступом он работал как широкий водослив с затоплен. порогом.

В связи с этим получаем перепад z’. Зная прим. и считая прим. равным ()’=. Находим z’:

6.Определяют v₀ подходу к водобойному уступу

Находим

7. Определим z₀’ на водобойном уступе

8.По водосливной ф-ле относящ. к затоплен. водосливу с широким порогом определяем удельный расход для водобойного уступа , где -коэффициент скорости для уступа (≈0,95)

2пункт

Задаемся новым значением d₀ и следуя схеме расчёта пункта1, для d₀ опреднляют q уступа и т.д. В рез-те таких расчётов находим зависимость . По этой зависимости строим график:

Расчёт водобойных стенок.

Общие указания

Рассмотрим следующую схему:

Будем считать, что прыжок нах-ся в сжатом сечении С₀-теорет. высота водобойной стенки. Водобойная стенка работает как водослив со стенкой практич. профиля

При этом можно получить следующие водосливы

а)подтопленный водослив или неподтопленный водослив (отогнанный прыжок за стенкой не допустим) Удельный расход стенки проще чем водобойного колодца, т.к. в случае колодца с изменением d₀ изменяется Е₀,здесь это не происходит. Поэтому определив теоретич. высоту стенки С₀ практич. высоту можно определить по ф-ле:

б) Определим С₀ при неподтопленном водосливе

1.Зная Е определяют h_с

2.Пользуясь основным ур-ем прыжка по h_с находим

3.Определяем скорость подхода для водосливной стенки

4. Полагая в ф-ле расхода стенки q_cт=q_пл и находим

Коэффициент расхода m=0,4÷0,44

5. Зная определим :

6. Устанавливаем величину С₀ :

в) Определим С₀ при подтопленном водосливе

Здесь величину С₀ определяют путём подбора. В начале определяют как и при неподтопленном водосливе . Далее придерживаются следующ. схемы:

1)Задаёмся некоторым значением С₀ и определяем:

а)

б)

в)

г)- определяют по спец. графику или таблице

д) определяют удельный расход по стенке по приведенной ф-ле:

2)Задаёмся новым значением С₀ и по пункту определяем параметры иновая знач.q_ст. В результате получим, что q_ст=f(C₀) по этой ф-ии строим график: