- •Курсовая работа
- •Пояснительная записка
- •Кр. Киовр-01.Пз.Р.
- •Введение
- •Расчет руслоформирующего расхода.
- •2. Расчет распределения расхода воды по рукавам разветвленного русла
- •2.1. Общие сведения
- •2.2 Расчет двухузлового разветвления
- •2.3. Расчет модуля сопротивления расхода f и вычисление расходов воды в каждом из рукавов
- •3. Построение кривой свободной поверхности потока в естественных руслах
- •4. Построение плана течения при безотрывном движении водного потока
- •4.1.Расчет плана течений в первом приближении. Метод плоских сечений м.А.Великанова
- •5.Второе приближение – метод к.В. Гришанина.
- •Заключение
- •Список литературы:
4.1.Расчет плана течений в первом приближении. Метод плоских сечений м.А.Великанова
Исходные посылки: поперечники являются плоскими, представленные в виде прямых линий; поперечный уклон считается малым и им можно пренебречь; коэффициент шероховатости (Шези) считается постоянным в пределах сечения.
На плане участка русла намечаются плоские поперечные сечения. На поперечных сечениях рассматриваемого участка выбираются глубины, характеризующие изменение рельефа сечения. Далее по ним строится график подынтегральной функции h3/2=f(b). Производится графическое интегрирование и строится интегральная кривая F= (см. приложение 4 рис. 4.2),
Где B – ширина потока по свободной поверхности.
Максимальная ордината этой кривой пропорциональна полному расходу, проходящему по руслу (рукаву). Конечная максимальная ордината интегральной кривой F= делится на N равных частей, количество которых соответствует количеству струй, например, пяти. Полученные точки сносятся по горизонтали до пересечения с интегральной кривой после чего проводятся вертикальные линии до пересечения со свободной поверхностью (рис.4.2).
Выполнив такие операции для всех поперечников, на план участка реки( на соответствующие сечения) переносят значения каждой струи ∆b, и соединяют полученные точки плавными линиями. Таким образом, строится план течения потока в первом приближении.
Далее по полученной схеме плана течений потока необходимо рассчитать основные гидравлические параметры каждой струи. Этот расчет удобно выполнять в табличной форме (см приложение 4 таблица 4.1).
5.Второе приближение – метод к.В. Гришанина.
Суть второго приближения, так же как и первого, состоит в построение плана течения. Построение плана течения ведется методом интерации. Для всех узлов плана течения первого приближения (узлов координатной сетки) для каждого из сечений, кроме самого верхнего и самого нижнего по течению,определяется значение функции F(b)= .
Расчет по второму приближению ведется по уравнению неравномерного движения,причем поперечным уклоном пренебрегают.
Расчетное уравнение имеет вид:
I= , (5.1)
Где I-продольный уклон свободной поверхности;
Ʋa-модуль вектора средней скорости потока на вертикали;
β-коэффициент сопротивления,учитывающий потери при расширении потока;
l-продольная координата;
r*-радиус кривизны поперечника.
Радиус кривизны поперечника может быть как положительным,так и отрицательным:
если r*<0,то линии тока расходятся;
если r*>0,то линии тока сходятся.
Так как величина кривизны поперечника (l/r*) весьма мала,то при построении плана течений во втором приближении поперечники также будут представлены прямыми линиями.
Во втором приближениисчитается,что коэффициент Шези C не меняется в пределах расчетного участка. Коэффициент Шези для каждого сечения вычисляется по формуле
, (5.2)
где v-кинематический коэффициент вязкости(при t=18 v= );
-осредненное значение коэффициента Шези;
–осредненные величины глубины,ширины,площади и средней скорости по поперечному сечению потока скорости потока соответственно,которые рассчитываются по следующим зависимостям:
;, (5.3)
;, (5.4)
;, (5.5)
, , (5.6)
где i,i+1,i-1 –номера поперечных сечений.
Расчет осредненных величин ведется со второго сечения и до предпоследнего(первое и последнее сечение являются вспомогательными). Вычисления осредненного значения коэффициента Шези для второго приближения удобнее вести в табл.5.1(см. приложение 5) .
Этот расчет выполняется без учета изменения гранулометрического состава по потоку. Рассчитаем значение коэффициента Шези C с учетом гранулометрического состава по формуле Наботова, которая имеет вид
, (5.7)
где -приведенное значение крупности грунта 50 -ной обеспеченности,м;
h-средняя глубина потока,м, h=ω/B;
B-ширина русла по свободной повеохности,м.
Далее определяем кривизну поперечниов по формуле
,
где - кривизна поперечников,1/м;
-ширина струй ,соответствующих координатам i и j ;
-длина линии тока, соответствующих координатам i и j.
Для этого расчета следует воспользоваться расчетной схемой или координатной сеткой ,построенной по результатам расчетов в первом приближении. При выполнении расчетов самый верхний и самый нижний поперечники являются нерабочими,так как используются в операциях осреднения. Рабочие поперечники рассматриваются от i до N-1 сечения,их количество равно (N-2) ,где N-общее количество поперечников (нумерация поперечников ведется от нижнего вверх по течению). Линии тока рассчитываются от правого уреза воды к левому и обозначаются как j-е элементы координатной сетки.
Расчет радиуса кривизны поперечников ведется для каждой линии тока,полученной в первом приближении. Вычисления удобно вести в табличной форме. Табл.5.2 (см. приложение)
Рассчитав значение радиуса кривизны поперечников ,можно перейти к расчету следующей функции:
. (5.8)
По результатам расчетов в первом приближении все геометрические элементы потока h,dh/dl,r* (локальный радиус кривизны линии тока) осредняются на интервале,равном двум шагам.Расчет удобнее вести в табличной форме. Табл.5.3 (см.приложение)
Графическое интегрирование полученной функции позволяет построить интегральную кривую вида f(b)=q/( см. приложение 4 рис. 4.2).
При непосредственном построении интегральной кривой используются значения ширины струи Δb,полученной в первом приближении решения плановой задачи(см. приложение 4 рис 4.1). Таким образом интегральная кривая строится по значениям, полученным в последней строке таблицы /. Разделив крайнюю максимальную ординату графика на равные части , соответствующие количеству струй ,поступаем, также как и в первом приближении ,то есть, определяем положение линии тока (узлов) в каждом из поперечников ,переносим их на план реки.
Гидравлические элементы полученного плана течений во втором приближении рассчитываются аналогично первому приближению и заносятся в таблицу 5.4( см. приложение 5).
По полученным данным ,в таблице 5.4 ,скоростям Vстр строятся эпюры распределения скоростей по первому рукаву. На этом решение плановой задачи закончено.