Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 7: Dòng chảy đều không áp trong kênh

Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 7: Dòng chảy đều không áp trong kênh cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung; Mặt cắt kênh; Các bài toán về kênh hình thang; Tính toán kênh phức tạp; Lưu tốc tính toán cho phép. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 7: Dòng chảy đều không áp trong kênh THỦY LỰC ĐẠI CƢƠNG CHƢƠNG 7 – DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG 7.2. MẶT CẮT KÊNH 7.3. CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG 7.4. TÍNH TOÁN KÊNH PHỨC TẠP 7.5. LƯU TỐC TÍNH TOÁN CHO PHÉP 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.1. Dòng chảy đều không áp trong kênh J Dòng chảy không áp trong kênh là h0 dòng chảy có mặt hoáng tiếp xúc với khí trời, Dòng chảy ổn định là dòng chảy có lưu i lượng, diện tích mặt cắt ướt, đồ phân bố lưu tốc trên mặt cắt ướt không thay h0 m đổi dọc theo chiều dòng chảy. b 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG Các điều kiện để có dòng chảy ổn định đều không áp 1. Lưu lượng không đổi theo thời gian và dọc theo dòng chảy, Q(t,l)=Const. 2. Hình dạng mặt cắt, chu vi và diện tích mặt cắt ướt không đổi dọc theo dòng chảy. Nên độ sâu mực nước trong kênh h(l)=const. 3. Độ dốc đáy không đổi, i=const. 4. Hệ số nhám cũng không đổi, n=const. 5. Phân bố lưu tốc trên các mặt cắt là không đổi dọc theo dòng chảy. 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.2 Công thức tính toán cơ bản J Dòng chảy đều trong kênh hở thường là h0 dòng chảy rối, ở khu sức cản bình phương, + Công thức tính vận tốc: v = C RJ (m / s) i + Độ sâu dòng đều không đổi dọc theo dòng chảy, nên có: i = J + Công thức tính vận tốc trên được viết lại: v  C Ri + Công thức tính lưu lượng: Q  v  C Ri 7.2. MẶT CẮT KÊNH 7.2.1. Mặt cắt kênh thƣờng dùng + Kênh nổi: + Cống ngầm 7.2. MẶT CẮT KÊNH 7.2.2. Các yếu tố thuỷ lực của mặt cắt ƣớt B Xét một kênh hở hình thang cân + Chiều rộng mặt thoáng ( free surface width ): h0 m B = b +2mho (m)  + Diện tích mặt cắt ướt ( flow Area): b ω = (b + mho)ho (m2) + Bán kính thủy lực + Chu vi mặt cắt ướt ( wetted Perimeter)  R   b  2h o 1  m 2 (m)  b + Hệ số  h0 Ghi chú: kênh mặt cắt chữ nhật, tam giác cân sử dụng công thức trên, nhưng có thay đổi các yếu tố đặc thù 7.2. MẶT CẮT KÊNH 7.2.3 Mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực Khái niệm: Các kênh dẫn khi cùng một điều kiện n, i và ω không đổi, nếu mặt cắt nào dẫn lưu lượng lớn nhất thì mặt cắt đó có lợi nhất về thủy lực. Nghiên cứu kênh dẫn hình thang cân, nhận thấy điều kiện có lợi nhất về thủy lực của kênh, khi kênh thỏa mãn:  b  ln     2  h o  ln  1  m2  m  Chú ý: Đối với kênh có nhất về thuỷ lực thì có: h 0 ln R ln  2 7.3. CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG 7.3.1 Tính kênh đã biết. Bài toán 1: khi có b, h0, m, n, i ta cần tìm Q Ta tính những trị số , , R, C rồi thay vào công thức tính Q Ví dụ 1. Cho kênh hình Giải: thang cân: b = 21,15m; Vì dòng chảy đều trong kênh hình thang cân ho = 2,35m; m = 2; n nên: ω = 60,74 m2 = 0,025, i = 0,0004. Q  v  C Ri  = 31,66 m Tính Q? R = 1,92 m Q= 75,069 m3/s C = 44,59 7.3. CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG 7.3.1 Tính kênh đã biết. Bài toán 2: khi có Q, b, h0, n,m ta cần tìm i. Ta tính những trị số , C, R rồi thay vào công thức 2  Q  Q  C Ri  i    C R  Bài toán 3: Khi có Q, i, m, b, h0 ta cần tìm n Áp dụng công thức: 2 1 61 12 2 R i 3 1 Q  C Ri   R .R i  R 3 i  n ...