Bài giảng thủy lực công trình - Chương 4

Nước nhảy là sự mở rộng đột ngột của dòng chảy từ độ sâu nhỏ hơn độ sâu phân giớisang độ sâu lớn hơn độ sâu phân giới (hk), đó là hình thức quá độ của dòng chảy từ trạngthái chảy xiết sang trạng thái chảy êm.Nguyên nhân phát sinh nước nhảy có thể là: Dòng chảy không thể biến đổi dần chiềusâu từ bé hơn hk sang lớn hơn hk mà không có sự bổ sung năng lượng từ bên ngoài....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng thủy lực công trình - Chương 4Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy LợiCHƯƠNG 4 NƯỚC NHẢY ***§4.1 KHÁI NIỆM CHUNGI. Khái niệm chungII. Các dạng nước nhảy 1. Nước nhảy hoàn chỉnh 2. Nước nhảy dâng 3. Nước nhảy mặt 4. Nước nhảy sóng 5. Nước nhảy ngập§4.2 LÝ LUẬN VỀ NƯỚC NHẢY HOÀN CHỈNHI. Phương trình cơ bản:II. Hàm số nước nhảy:III. Cách xác định độ sâu liên hiệp trong kênh lăng trụ 1. Mặt cắt bất kỳ 2. Mặt cắt hình chữ nhật 3. Mặt cắt hình thangIV. Tổn thất năng lượng trong nước nhảyV. Chiều dài nước nhảy và chiều dài đoạn sau nước nhảy 1. Chiều dài nước nhảy 2. Phương trình nước nhảy ngập 3. Độ dài của nước nhảy ngập ln.ng 4. Tổn thất năng lượng trong nước nhảy ngập§4.3 NƯỚC NHẢY NGẬPI. Phương trình nước nhảy ngậpII. Độ dài của nước nhảy ngập ln.ngIII.Tổn thất năng lượng trong nước nhảy ngập§4.4 KHÁI NIỆM NƯỚC NHẢY KHÔNG GIAN, NHẢY TRONG KÊNH CÓ ĐỘDỐC LỚNBài giảng thủy lực công trình Trang 40Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy LợiCHƯƠNG 4 NƯỚC NHẢY Hydraulic jump ***§4.1 KHÁI NIỆM CHUNGI. Khái niệm chung Nước nhảy là sự mở rộng đột ngột của dòng chảy từ độ sâu nhỏ hơn độ sâu phân giớisang độ sâu lớn hơn độ sâu phân giới (hk), đó là hình thức quá độ của dòng chảy từ trạngthái chảy xiết sang trạng thái chảy êm. Nguyên nhân phát sinh nước nhảy có thể là: Dòng chảy không thể biến đổi dần chiềusâu từ bé hơn hk sang lớn hơn hk mà không có sự bổ sung năng lượng từ bên ngoài. Nước nhảy gồm hai khu: ’ • Khu luồng chính chảy xuôi dòng, mở rộng đột ngột từ độ sâu h hk. • Khu nước xoáy chuyển động ở trên mặt của khu luồng chính.Ta có các khái niệm sau: - ln: Khoảng cách giữa hai mặt cắt ướt giới hạn khu nước xoáy, gọi là độ dài nước nhảy. - Độ sâu h ′, h ′′ gọi là độ sâu trước và độ sâu sau nước nhảy. - Khoảng cách a của mặt tự do ở hai mặt cắt đó: a=h’’-h’ gọi là độ cao của nước nhảy. Khu nước xoáy 1 2 K a K h hk hh h ln 2 Khu luồng chính Năng lượng của dòng chảy ∆E1− 2 bị tiêu hao khá lớn ở phạm vi nước nhảy Tổnthất năng lượng trong phạm vi nước nhảy tập trung vào khu vực xung quanh mặt phânchia. Tổn thất năng lượng khá lớn ở phạm vi nước nhảy là điều hấp dẫn những nhà nghiêncứu đi tìm những biện pháp lợi dụng nước nhảy để tiêu hao năng lượng thừa của dòngchảy xiết nhằm bảo vệ hạ lưu các công trình chống sự xói lỡ do dòng chảy có vận tốc vàmạch động lớn gây ra.. ứng dụng tiêu năng hạ lưu công trình.Bài giảng thủy lực công trình Trang 41Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi 2 Nướcnhảy 3 1 ln lsn 3 1 2 Biểu đồ phân bố lưu tốc phạm vi phần nước nhảy Tổn thất năng lượng trong phạm vi nước nhảy có thể biểu thị: h ∆E = E− E = ∋− ∋ = ∆ ∋ (Với kênh hở có đáy bằng i= 0) Giả sử dòng chảy xiết chuyển sang dòng chảy êm vớisự biến đổi liên tục của chiều sâu từ h ′ qua h k sang h ′′ . Tathấy ∋′ giảm dần đến ∋ min rồi tăng lên ∋′′ . Điều này không thể ∋=∋(h)có được vì không có năng lượng bổ sung để từ ∋ min →∋′′ h Như vậy dòng chảy xiết không thể từ từ chuyển sang hktrạng thái êm được mà con đường quá độ duy nhất là độ sâuphải nhảy vọt từ h’ ∋ min ) sang h’’>hk (có∋ min < ∋′ < ∋′ ) tức phải qua hình thức nước nhảy. o ∋min∋ ∋ ∋II. Các dạng nước nhảyTuỳ theo điều kiện biên của dòng chảy và tuỳ theo tỉ số những độ sâu trước và sau nướcnhảy, ta quan sát thấy nhiều dạng nước nhảy khác nhau:1. Nước nhảy hoàn chỉnh: Xảy ra ở những kênh có mặt cắt không đổi, độ dốc đáy ...