Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP - HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA VÀ SỰ DAO ĐỘNG CỦA KHỐI NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP

Dòng chảy trên sông khi có lũ về, hoặc dòng chảy ở cửa sông khi có sự ảnh hưởng thủy triều, dòng chảy trong ống dẫn nước đến turbine của trạm thủy điện khi điều chỉnh độ mở của turrbine,... Ở chương nầy ta chỉ xét dòng chảy KOĐ trong ống có áp và cũng chủ yếu nghiên cứu về hiện tượng nước va và sự dao động của nước trong tháp điều áp của nhà máy thủy điện khi điều chỉnh độ mở của turrbine. Trước hết ta đi nghiên cứu các phương trình vi phân mô tả quá trình nầy....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP - HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA VÀ SỰ DAO ĐỘNG CỦA KHỐI NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi CHƯƠNG VIII CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP - HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA VÀ SỰ DAO ĐỘNG CỦA KHỐI NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP Unsteady Flow in bounded systems – Surge tanks and shafts *** A - PHƯƠNG TRÌNH CỎ BẢN DÒNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP I. Phương trình liên tục của dòng chảy không ổn định. II. Phương trình động lực của dòng chảy không ổn định trong ống có áp B - HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA III. Đặt vấn đề. IV. Nước va khi đóng khóa tức thời V. Nước va khi đóng khóa từ từ VI. Tốc độ truyền sóng nước va trong ống Bài giảng thủy lực 1 Trang 137 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi CHƯƠNG VIII CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP - HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA VÀ SỰ DAO ĐỘNG CỦA KHỐI NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP Unsteady Flow in bounded systems – Surge tanks and shafts Chuyển động không ổn định (KOĐ) là chuyển động mà các yếu tố thủy lực như lưu tốc, áp suất, ...tại mỗi điểm của không gian thay đổi theo thời gian tức là: u = u(x, y, ∂u ≠ 0. z, t), p = p( x, y, z, t ), ∂t Ví dụ: Dòng chảy trên sông khi có lũ về, hoặc dòng chảy ở cửa sông khi có sự ảnh hưởng thủy triều, dòng chảy trong ống dẫn nước đến turbine của trạm thủy điện khi điều chỉnh độ mở của turrbine,... Ở chương nầy ta chỉ xét dòng chảy KOĐ trong ống có áp và cũng chủ yếu nghiên cứu về hiện tượng nước va và sự dao động của nước trong tháp điều áp của nhà máy thủy điện khi điều chỉnh độ mở của turrbine. Trước hết ta đi nghiên cứu các phương trình vi phân mô tả quá trình nầy. Bài giảng thủy lực 1 Trang 138 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi A - PHƯƠNG TRÌNH CỎ BẢN DÒNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP I. Phương trình liên tục của dòng chảy không ổn định W W1 W2 dl Trong dòng chảy, ta lấy một đoạn dòng giới hạn bởi hai mặt cắt ướt w1 và w2 cách nhau độ dài vô cùng nhỏ dl. Tại một thời điểm nhất định, khối lượng chất lỏng đi qua w1 để vào thể tích trên trong thời gian dt là: ρ.Q.dt; khối lượng chất lỏng ra khỏi w2 là: dl [ ρ.Q + ∂ (ρ.Q). ].dt ∂l Khối lượng chất lỏng trong đoạn đang xét (w1, w2) là ρ.w.dl. Trong khoảng thời dt gian dt thì khối lượng trong đoạn dòng sẽ thay đổi một lượng ∂ (ρ.w.dl ). ∂t ∂ (ρ.w.dl ) dl Ta có đẳng thức: ρ.Q.dt − [ρ.Q + ∂ (ρ.Q). ].dt = dt ∂l ∂t ∂ (ρ.Q) ∂ (ρ.w ) + =0 Rút gọn : ∂l ∂t Đối với chất lỏng không nén: ρ = const ∂Q ∂w + =0 Ta có: (8.1) ∂l ∂t Đây là phương trình liên tục của dòng chảy không ổn định của chất lỏng không nén được. Đối với dòng chảy không ổn định trong ống có áp thì diện tích ống w = const nên ∂w =0 ∂t Phương trình (8.1) viết thành : ∂Q =0 (8.2) ∂l Do đó: Lưu lượng dọc theo chiều dài l của ống là hằng số: Q = Q(l)=const (8.3) Có nghĩa là lưu lượng qua các mặt cắt đều như nhau tại một thời điểm nhất định, nhưng ở các thời điểm khác nhau, lưu lượng có trị số khác nhau. II. Phương trình động lực của dòng chảy không ổn định trong ống có áp Ta có phương trình vi phân chuyển động ổn định Euler của chất lỏng lý tưởng viết theo đường dòng dọc trục ống là : 1 ∂p du Fl - . = (8.4) ρ ∂l dt Bài giảng thủy lực 1 Trang 139 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi du ∂u ∂u dl ∂u ∂u ∂u ∂ u 2 = +.= + .u = +() Vì u = u(l,t) nên : dt ∂t ∂l dt ∂t ∂l ∂t ∂l 2 ∂π với π là hàm số thê. Lực khối lượng ở đây là lực có thế nên :Fl = - ∂l ∂π 1 ∂p ∂ u 2 ∂u Phương trình (8.4) thành : − − . − ( )= (8.5) ∂l ρ ∂l ∂l 2 ∂t Đối với chất lỏng không nén được, ta có: ∂ ∂u p u2 (π + + ) = − ∂l ρ2 ∂t dπ => π = g.z Mà Fl = -g = - dl ∂ 1 ∂u p u2 (z + + ) = − . : Phương trình động lực của dòng nguyên tố viết ∂l ...