- •Заметим, что для вертикально расположенных насадков при определении расчетного напора необходимо учитывать их длину. Так, для случая на рис. 5.1 имеем
- •Таблица 6.1
- •Исходные данные к задачам гл. 6
- •Окончание табл. 6.1
- •Таблица 7.1
- •Исходные данные к задачам гл. 7
- •Скорость
- •Другие
- •Таблица 8.1
- •Исходные данные к задачам гл. 8
- •Окончание табл. 8.1
- •Таблица 9.1
- •Исходные данные к задачам гл. 9
- •1. Гидростатика
- •1.1. Вводные сведения. Свойства и параметры состояния жидкости
- •1.1.1 Гидромеханика как наука
- •1.1.2 Свойства и параметры состояния жидкости
- •1.2 Основные законы и уравнения статики
- •1.2.1 Силы, действующие в жидкости
- •1.2.2 Гидростатическое давление
- •1.2.3 Дифференциальные уравнения покоя жидкости
- •1.2.4 Интегрирование уравнения Эйлера
- •1.2.5. Основное уравнение гидростатики
- •1.2.7 Пьезометрическая высота
- •1.2.8 Сила гидростатического давления
- •1.2.9. Закон Архимеда
- •2. Динамика идеальных и реальных жидкостей
- •2.1. Кинематика потенциальных и вихревых потоков
- •2.1.1. Гидромеханика упругой невязкой жидкости
- •2.1.2. Струйная модель жидкости
- •1.2.3. Виды движения жидкости
- •1.2.4. Гидравлические элементы потока
- •1.2.5. Уравнение неразрывности и постоянства расхода жидкости
- •2.2. Основные законы и уравнения динамики жидкости
- •2.2.1. Уравнение движения Эйлера
- •2.2.2. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •2.2.3. Геометрический и физический (энергетический) смысл уравнения Бернулли
- •2.2.4. Уравнение Бернулли для целого потока вязкой жидкости
- •2.3. Моделирование гидравлических процессов. Элементы теории размерностей
- •2.3.1. Основные понятия о подобии гидравлических явлений
- •2.3.2. Критерии динамического подобия
- •2.3.3. Пи – теорема
- •2.4. Взаимодействие тел с потоком жидкости
- •2.4.1. Гидравлическое уравнение количества движения
- •2.4.2. Сила действия движущейся жидкости на твердые тела
- •2.4.3. Гидравлическая крупность
- •3. Движение напорных потоков вязкой жидкости
- •3.1. Режимы движения жидкости
- •3.1.2. Основные закономерности при ламинарном движении жидкости
- •3.2. Гидравлические сопротивления
- •3.2.1. Гидравлические сопротивления по длине
- •3.2.2. Местные гидравлические сопротивления
- •3.3. Гидравлический расчет трубопроводных систем
- •3.3.1. Расчет длинных простых трубопроводов
- •3.3.2. Расчет коротких трубопроводов
- •3.3.3. Расчет сложного трубопровода
- •4. Безнапорные и свободные потоки жидкости
- •4.1. Равномерное движение в открытых руслах
- •4.2. Неравномерное безнапорное установившееся движение воды в каналах
- •5. Основы теории фильтрации
- •5.1. Закон Дарси
- •5.1.1. Основные понятия и определения
- •5.1.2. Коэффициент фильтрации
- •5.2. Равномерное движение грунтовой воды
- •5.3. Напорное движение фильтрационного потока
- •5.4. Безнапорные фильтрационные потоки
- •Список литературы
- •Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли для целого потока реальной жидкости – диаграмма Бернулли.
- •Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли
- •Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли
- •Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости
- •График Никурадзе
- •-Типы потоков жидкости
- •-Гидравлические характеристики потока жидкости
- •Уравнение гидравлического прыжка в руслах прямоугольного сечения. Потери энергии в прыжке
- •Классификация водосливов
- •Основная формула расхода через водослив
- •Истечение через водослив с тонкой стенкой
- •Возможные схемы и режимы сопряжения бьефов
- •Донный режим сопряжения
- •Состав грунта
- •Пористость грунтов
- •Скорость фильтрации. Основной закон ламинарной фильтрации (формула Дарси)
- •ФОРМУЛА ДЮПЮИ
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Сопряжение ниспадающей с водослива струи с нижним бьефом, характер течения в нижнем бьефе.
Возможные схемы и режимы сопряжения бьефов
При движении через водослив (рис. 24.1) или при истечении из-под затвора (рис. 24.2), в том числе расположенного над гребнем водослива (рис. 24.3), можно выделить три режима сопряжения поступающей в нижний бьеф струи с потоком в нижнем бьефе:
1) донный режим, при котором транзитная часть потока (транзитная струя) устойчиво примыкает к дну и, следовательно, распределение осредненных скоростей по вертикали такое, что наибольшие скорости располагаются вблизи дна (рис. 24.1);
2) поверхностный режим, при котором транзитная струя располагается на поверхности или вблизи нее.
Рис.24.1 Рис.24.2
Рис.24.3 Рис.24.4
Наибольшие осредненные скорости при этом приближены к поверхности. Такой режим наблюдается, например, за сооружением с низовым вертикальным уступом (рис. 24.4);
3) смешанный поверхностно-донный режим, при котором транзитная струя вблизи сооружения находится на поверхности, а ниже по течению устойчиво примыкает к дну. Имеется несколько разновидностей смешанных режимов (рис. 24.5).
Помимо сопряжения одной из форм гидравлического прыжка реализуются схемы в виде отброса струи (рис. 24.6, а) или ее свободного падения (рис. 24.6, б) и в виде соударяющихся в воздухе (рис. 24.7) или в воде струй. В практике встречаются и другие схемы сопряжения.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 24.5
Наиболее часто применяется сопряжение бьефов с донным режимом.
Рис. 24.6
Рис. 24.7
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Донный режим сопряжения
Рассмотрим этот режим на примере криволинейного водослива практического профиля. Глубина в отводящем русле в бытовых условиях при известном расходе известна.
Будем считать, что на участке сопряжения русло в нижнем бьефе достаточно широкое, чтобы движение можно было считать плоским. Уклон дна отводящего русла задан.
Условимся, что >0, тогда глубина равномерного движения в нижнем бьефе при
бытовых условияхи будет глубиной. Если уклон отводящего русла, то движение в нижнем бьефе неравномерное.
Непосредственно за водосливом в сжатом сечении с глубиной перелившийся поток
находится в бурном состоянии, т. е.,. За водосливом при этом возможны два основных случая:
1)в бытовых условиях при уклоне дна отводящего русла поток (рис. 24 8) находится в бурном состоянии ();
2)в бытовых условиях при уклоне дна отводящего русла поток (рис. 24.9) находится в спокойном состоянии ().
Рис.24.8
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис.24.9
В первом случае, поскольку поток в сечении с-с (при глубине ) и в отводящем русле находится в бурном состоянии, сопряжение будет происходить в виде плавной кривой
подпора типа, если(рис. 24.8,а), или кривой спада типа, если(рис. 24.8,б). При равенстве глубинниже сжатого сечения движение будет равномерным.
Во втором случае в бытовых условиях поток находится в спокойном состоянии (рис. 24.9), а непосредственно за водосливом - в бурном. В таком случае сопряжение потока, находящегося в сжатом сечении в бурном состоянии, со спокойным потоком происходит в форме гидравлического прыжка.
Вид гидравлического прыжка определяется значением параметра кинетичности потока
. Так как до расчета значения глубиныне известно, то пока не известно и значение. Поэтому при определении вида гидравлического прыжка удобнее рассматривать параметр кинетичности потока в нижнем бьефе: при0,375 -
совершенный гидравлический прыжок, а при>0,375 - волнистый гидравлический прыжок.
Предварительно определяем глубину для конкретного вида прыжка.
Местоположение гидравлического прыжка зависит от соотношения второй сопряженной
(с ) глубиныи глубины потока в нижнем бьефе в бытовых условиях.
Если глубина в нижнем бьефе и глубинаравны, то гидравлический прыжок начинается в сжатом сечении (рис. 24.9,а). Тогда удельная энергия потока в сжатом
сечениипревышает удельную энергию потока в отводящем руслеточно на потери удельной энергии в гидравлическом прыжке, т.е..
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Если глубина окажется больше, чем глубина в нижнем бьефе, то гидравлический прыжок будет отогнанным (рис. 24.9, б) и начнется в том сечении, где глубина равна, являющейся первой сопряженной глубиной для глубины. Отгон гидравлического прыжка происходит потому, что удельная энергия потока в сжатом сечениив данных условиях оказывается больше, чем, не только на потери удельной энергии в прыжке
, но и на некоторую часть удельной энергии, т.е.. Часть удельной энергии потока затрачивается на преодоление сопротивлений по длине движения потока в бурном состоянии в пределах кривой подпора от сжатого сечения до
сечения1-1 (с глубиной ), т.е. на длине отгона гидравлического прыжка. Чем больше значение, тем больше длина кривой подпора на участке отгона гидравлического прыжка. Разность удельной энергии в сечении с глубинойи удельной энергии в отводящем русле в сечении2-2 () равняется потерям удельной энергии в гидравлическом прыжке. Длина отгона гидравлического прыжка - длина кривой
подпора(при) типа(при) или типа(при) определяется по одному из известных способов.
Если , то гидравлический прыжок будет надвинутым (рис. 24.9, в). При этом
отношениеназывается степенью затопления прыжка. При сопряжении в форме надвинутого (затопленного) гидравлического прыжка водослив может быть подтоплен.
Тема 7. Движение грунтовых вод.
Грунт представляет собой пористую среду. Между отдельными частицами и в трещинах породы движется вода. Такие воды принято называть грунтовыми, а их движение – фильтрацией. Укоренившийся у нас терминфильтрацияравносилен понятию просачивания, т.е. медленного движения в пористой среде.
Вода в поры может попасть различным образом. Например, выпадая на поверхность земли в виде дождя, она затем просачивается в грунт. На некоторой глубине такая вода может быть задержана слоем водонепроницаемого грунта (плотной глиной, скалой); при этом вода далее будет двигаться по поверхности водонепроницаемого слоя.
Водонепроницаемый слой, так называемый водоупор, образует как бы русло потока грунтовой воды. В этом русле движется грунтовая вода, причем здесь получается фильтрационный поток со свободной поверхностью, в каждой точке которой имеется атмосферное давление. Такие потоки называютсябезнапорными(например, фильтрация воды из верхнего бьефа в нижний через земляную плотину).Напорнаяфильтрация наблюдается, когда водопроницаемый слой находится между двумя водонепроницаемыми (движение артезианских вод, движение грунтовой воды в вечной мерзлоте, фильтрация через бетонные плотины).
Движение грунтовой воды в песках и водопроницаемых глинистых грунтах является ламинарным.Турбулентноедвижение грунтовой воды может получиться только в