Bài giảng thủy lực công trình - Chương 1

Dòng chảy đều không áp trongkênh làdòng chảy ổn định; có lưu lượng, diệntích mặt cắt ướt và đồ phân bố lưu tốctrên mặt cắt ướt là không đổi.Điều kiện để có dòng đều khôngáp trong kênh:Q(x,t) = const , mặt cắt ướt const ωuot =độ dốc kênh i = const, hệ số nhám kênh n= const
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng thủy lực công trình - Chương 1Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy LợiCHƯƠNG I: DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH (Uniform flow in open channel) ***§ 1.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONGKÊNHI. Khái niệmII. Yếu tố thuỷ lực của mặt cắt ướt của dòng chảy trong kênh 1. Các mặt cắt thường dùng 2. Công thức tính các yếu tố thuỷ lực của mặt cắt ướt 3. Mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lựcIII. Những bài toán cơ bản về dòng chảy đều trong kênh hở 1.Tính toán đối với kênh đã biết 2. Thiết kế kênh mớiIV. Tính kênh theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt có lợi nhất về Thuỷ lực-AGOROSKIN - 1. Đặc trưng mặt cắt 2. Đặc trưng σ của mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực 3. Quan hệ giữa mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực và mặt cắt bất kỳ 4. Xác định R ln 5.Cách vận dụng cụ thể 6. Tính thuỷ lực cho dòng đều, không áp trong ống 7. Lưu tốc cho phép không xói , không lắng của kênh hởBài giảng thủy lực công trình Trang 1Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy LợiCHƯƠNG 1 DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH Uniform flow in open channel § 1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNHI. Khái niệm: 1 Dòng chảy đều không áp trong αv 2kênh là 2gdòng chảy ổn định; có lưu lượng, diệntích mặt cắt ướt và đồ phân bố lưu tốc htrên mặt cắt ướt là không đổi. Điều kiện để có dòng đều khôngáp trong kênh: 1 iQ(x,t) = const , mặt cắt ướt ω uot = constđộ dốc kênh i = const, hệ số nhám kênh n= const Thông thường trong thực tế, dòngchảy đều trong kênh là dòng chảy rối, 1-1phần nhiều ở khu sức cản bình phương,nên thường dùng công thức Chezy đểtính toán: v = c RJTrong đó: J là độ dốc thuỷ lực, R bán kính thuỷ lực, c hệ số Chezy Vì J = J p = i v = c Ri Đặt w = c R (w gọi là modun lưu tốc) thì v = w i k = ω.c R (k gọi là modun lưu lượng) thì Q = k. i Do i khá bé → nên độ sâu trong kênh được đo theo phương trục z thẳng đứng, vàmặt cắt ướt xem như thẳng đứng.II. Những yếu tố thuỷ lực của mặt cắt ướt dòngchảy trong kênh1. Các mặt cắt thường dùng: B2. Công thức tính các yếu tố thuỷ lực của mặt cắt ướt h mXét kênh hình thang đối xứng a B = b + 2.m.h , ω = ( b + mh ).h b ω χ = b + 2 h. 1 + m 2 , R = χBài giảng thủy lực công trình Trang 2Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi b Gọi β = , β gọi là bề rộng đáy tương đối thì : ω = h 2 (β + m ) , h χ = h (β + 2 1 + m 2 )Với kênh hình chữ nhật B=b , ω = b.h ω χ = b + 2h ,R= χ3. Mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực Theo quan điểm thủy lực, mặt cắt nào dẫn được lưu lượng lớn nhất trong cùng mộtđiều kiện (độ dốc đáy kênh, độ nhám bờ kênh, diện tích mặt cắt như nhau) được gọi làmặt cắt có lợi nhất về thủy lực; hay nói cách khác đó là mặt cắt có diện tích nhỏ nhất đểcho chảy qua một lưu lượng định sẵn khi độ dốc đáy kênh, độ nhám thành kênh đều chotrước. Đó là: Q = const tìm ω min hoặc ω = const → tìm Q maxKhi cho i, n, m cố định. Đi tìm mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực bằng cách sử dụng toánhọc: 1Từ Q = ω. .R y . Ri (ở đây c tính theo Pavơlopxki) nNhư vậy khi ω = const thì Q tăng khi R tăng ; ω = const → dω = 0 , thì R → R max , khi ωχ → χ min (vì R = ) χPhương trình vi phân để tìm mặt cắt có lợi nhất về thủy lực là: dω = 0 dχ = 0Xét cho kênh hình thang : dω = h.db + ( b + 2mh ).dh = 0 (1.1) dχ = db + 2 1 + m 2 .dh = 0 (1.2) bThế db vào (1.1) và lập β = ≡ β ln = 2 .( 1 + m 2 − m ) (1.3) hBiểu thức (1.3) là điều kiện để mặt cắt kênh hình ...