Thủy lực 1 ( Nxb Nông nghiệp ) - Chương 8

Dòng chảy đều không áp trong kênhĐ8-1. Những khái niệm cơ bản về dòng chảy đều không áp trong kênhCũng như dòng chảy đều có áp trong ống, dòng chảy đều không áp trong kênh là dòng chảy ổn định, có lưu lượng, diện tích mặt cắt ướt, đồ phân bố lưu tốc trên mặt cắt ướt không đổi dọc theo dòng chảy. Khác với dòng chảy đều có áp trong ống, dòng chảy đều không áp trong kênh có mặt thoáng, trên đó áp suất như nhau và thường bằng áp suất khí trời. Vì có mặt thoáng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thủy lực 1 ( Nxb Nông nghiệp ) - Chương 8 Ch¬ng VIII Dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh§8-1. Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh Còng nh dßng ch¶y ®Òu cã ¸p trong èng, dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh lµdßng ch¶y æn ®Þnh, cã lu lîng, diÖn tÝch mÆt c¾t ít, ®å ph©n bè lu tèc trªn mÆt c¾t ítkh«ng ®æi däc theo dßng ch¶y. Kh¸c víi dßng ch¶y ®Òu cã ¸p trong èng, dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh cã mÆttho¸ng, trªn ®ã ¸p suÊt nh nhau vµ thêng b»ng ¸p suÊt khÝ trêi. V× cã mÆt tho¸ng nªn mÆtc¾t ít cña dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh biÕn ®æi, khi mét yªu tè thñy lùc nµo ®ãcña mÆt c¾t biÕn ®æi; thÝ dô khi lu lîng thay ®æi th× diÖn tÝch mÆt c¾t ít, chu vi ít, b¸nkÝnh thñy lùc v.v... ®Òu thay ®æi. Do ®ã viÖc tÝnh to¸n thñy lùc dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸ptrong kªnh phøc t¹p h¬n so víi viÖc tÝnh to¸n dßng ch¶y ®Òu cã ¸p trong èng. Muèn cã dßng ch¶y ®Òu kh«ng cã ¸p trong kªnh, cÇn thiÕt ph¶i ®ång thêi tháa m∙nnh÷ng ®iÒu kiÖn sau ®©y: 1. Lu lîng kh«ng ®æi däc theo dßng ch¶y vµ theo thêi gian; 2. MÆt c¾t ít kh«ng ®æi c¶ vÒ h×nh d¹ng vµ diÖn tÝch; 3. §é dèc ®¸y kh«ng ®æi, i = const; 4. §é nh¸m kh«ng ®æi, n =const. NÕu mét trong nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn kh«ng thùc hiÖn ®îc th× trªn mét ®o¹n dµi nµo®ã, dßng ch¶y sÏ trë thµnh dßng ch¶y kh«ng ®Òu. Trong nh÷ng s«ng thiªn nhiªn, th«ngthêng mét sè ®iÒu kiÖn kÓ trªn kh«ng tån t¹i, nªn nãi cho chÆt chÏ, chuyÓn ®éng ®Òu chØcã thÓ cã trong kªnh nh©n t¹o vµ ë sau ®o¹n ®Çu cña kªnh mét ®é dµi nhÊt ®Þnh. Tuy nhiªn,còng cã thÓ coi cã dßng ch¶y ®Òu trong nh÷ng ®o¹n nhÊt ®Þnh cña s«ng thiªn nhiªn, khinh÷ng ®iÒu kiÖn trªn cã thÓ coi lµ ®Çy ®ñ ë nh÷ng ®o¹n ®ã. Dßng ch¶y ®Òu trong kªnh hë tuyÖt ®¹i ®a sè lµ dßng ch¶y rèi, ®ång thêi ®¹i ®a sè l¹ië khu søc c¶n b×nh ph¬ng. V× vËy c«ng thøc c¬ b¶n ®Ó tÝnh dßng ch¶y ®Òu trong kªnh hëlµ c«ng thøc Sedi (4-88): v = C RJ VËn dông c«ng thøc Sedi vµo dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh, cÇn chó ý ®Æc®iÓm lµ ®é dèc thñy lùc J, ®é dèc ®o ¸p J p vµ ®é dèc ®¸y kªnh b»ng nhau: J = Jp = i 279 §iÒu nµy cã thÓ thÊy dÔ dµng: v× lu tèc trung b×nh v vµ sù ph©n bè lu tèc trªn mÆt α v2c¾t ®Òu kh«ng ®æi däc theo dßng ch¶y, nªn cét níc lu tèc còng kh«ng ®æi däc theo 2gdßng ch¶y, ®êng n¨ng vµ ®êng ®o ¸p song song víi nhau, do ®ã ®é dèc cña hai ®êngb»ng nhau J = Jp; ®êng ®o ¸p cña dßng ch¶y ®Òu trong kªnh hë cã thÓ coi lµ chÝnh ®êngmÆt níc tù do (khi dïng ¸p suÊt d) v× khi ta ®Æt nh÷ng èng ®o ¸p hë vµo dßng ch¶y th×mùc níc d©ng lªn trong èng ®o ¸p ngang víi mÆt níc tù do, do ®ã ®é dèc cña ®êng mÆtníc chÝnh lµ ®é dèc ®o ¸p Jp; v× ®é s©u h cña dßng ch¶y ®Òu trong kªnh hë lµ mét trÞ sèkh«ng ®æi däc theo dßng ch¶y, nªn ®é dèc ®¸y i = sin q (q lµ gãc lËp bëi ®¸y vµ ®êng n»mngang) b»ng ®é dèc mÆt tù do J = J p (h×nh 8-1). a v2 J 2g Jp h i q H×nh 8-1 Tõ J = Jp = i, c«ng thøc Sedi d ïng cho dßng ch¶y ®Òu trong kªnh hë viÕt díi d¹ng: v = C Ri (8-1) Gäi W lµ m«®un lu tèc hoÆc ®Æc tÝnh lu tèc: W=C R (8-2)lµ lu tèc trung b×nh cña dßng ch¶y øng víi i = 1, c«ng thøc Sedi (8-1) viÕt thµnh: v=W i (8-3) Gäi K lµ m«®un lu lîng hoÆc ®Æc tÝnh lu lîng K = w.C R (8-4)tøc lµ lu lîng cña dßng ch¶y ®Òu khi ®é dèc i = 1, ta viÕt ®îc: Q = w.C R.i = K i (8-5) Nh÷ng ph¬ng tr×nh (8-1), (8-5) lµ nh÷ng ph¬ng tr×nh c¬ b¶n cña dßng ch¶y trongkªnh hë. CÇn chó ý r»ng vÞ trÝ sè ®é dèc ®¸y i thêng kh«ng lín, nªn ®é s©u trong kªnh®îc coi nh lµ kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng tõ mét ®iÓm trªn mÆt níc tù do ®Õn ®¸y kªnh;khi ®ã mÆt c¾t ít còng ®îc coi lµ th¼ng ®øng chø kh«ng ph¶i lµ vu«ng gãc víi ®¸y kªnh(h×nh 8-1). Khi nãi ®Õn dßng ch¶y ®Òu trong kªnh hë, cÇn ph¶i chó ý ®Õn yªu cÇu vÒ sùph©n bè lu tèc trªn mÆt c¾t ph¶i kh«ng ®æi däc theo dßng ch¶y. §å ph©n bè lu tèc trªnmÆt c¾t ngang cña kªnh, bao giê còng cã nh÷ng trÞ sè nhá ë gÇn ®¸y, ë gÇn bê vµ t¨ng dÇn280 ...