Thủy lực 1 ( Nxb Nông nghiệp ) - Chương 9

Dòng chảy ổn định không đều trong kênh hởĐ9-1. Những khái niệm mở đầuVề mặt động lực học thì dòng chảy không đều trong kênh hở sẽ xuất hiện khi lực cản và trọng lực không cân bằng nhau. Trong các kênh có độ dốc đáy bằng không (i = 0) hoặc dốc nghịch (i 0) trở thành dòng chảy không đều (xem chương III), nhưng
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thủy lực 1 ( Nxb Nông nghiệp ) - Chương 9 Ch¬ng IX Dßng ch¶y æn ®Þnh kh«ng ®Òu trong kªnh hë§9-1. Nh÷ng kh¸i niÖm më ®Çu VÒ mÆt ®éng lùc häc th× dßng ch¶y kh«ng ®Òu trong kªnh hë sÏ xuÊt hiÖn khi lùc c¶nvµ träng lùc kh«ng c©n b»ng nhau. Trong c¸c kªnh cã ®é dèc ®¸y b»ng kh«ng (i = 0) hoÆcdèc nghÞch (i < 0), kh«ng thÓ cã dßng ®Òu, v× kh«ng cã sù c©n b»ng gi÷a träng lùc vµ lùcc¶n, do ®ã dßng ch¶y bao giê còng lµ kh«ng ®Òu. Víi kªnh cã ®é dèc thuËn, lùc c¶n vµträng lùc chØ c©n b»ng khi h×nh d¹ng vµ kÝch thíc mÆt c¾t ít däc theo dßng ch¶y kh«ng®æi; khi ®ã ta cã dßng ch¶y ®Òu. Cßn c¸c kªnh cã kÝch thíc vµ h×nh d¹ng hoÆc mét tronghai yÕu tè ®ã thay ®æi däc theo dßng ch¶y, bao giê còng xuÊt hiÖn dßng ch¶y kh«ng ®Òu. Ta biÕt r»ng cã nhiÒu nguyªn nh©n lµm cho dßng ch¶y trong kªnh dèc thuËn (i > 0)trë thµnh dßng ch¶y kh«ng ®Òu (xem ch¬ng III), nhng trong thùc tÕ thêng gÆp nhÊt lµdo cã chíng ng¹i trªn lßng kªnh, vÝ dô do x©y dùng ®Ëp trµn lµm mÆt níc dÒnh lªn(h×nh 9-1), do x©y dùng bËc th¼ng ®øng trªn ®¸y kªnh lµm mÆt níc h¹ thÊp xuèng(h×nh 9-2), hay do kªnh thay ®æi ®é dèc lµm cho ®é s©u níc trong kªnh thay ®æi, dÉn ®Õn®êng mÆt níc kh«ng song song víi ®¸y kªnh nh ë dßng ch¶y ®Òu n÷a (h×nh 9-3) v.v...Dßng ch¶y ë c¸c trêng hîp trªn gäi lµ dßng ch¶y kh«ng ®Òu trong kªnh hë, cßn ®êngmÆt níc t¬ng øng gäi lµ ®êng mÆt níc cña dßng ch¶y kh«ng ®Òu. H×nh 9-1 H×nh 9-2308 H×nh 9-3 Nghiªn cøu dßng ch¶y kh«ng ®Òu, ®iÒu quan träng nhÊt lµ cÇn biÕt quy luËt thay ®æicña chiÒu s©u h däc theo dßng ch¶y: h = h(l),v× tõ ®ã cã thÓ suy ra sù thay ®æi cña c¸c yÕu tè thñy lùc kh¸c nh diÖn tÝch mÆt c¾t ít,lu tèc v.v... Tríc khi ®i vµo xÐt cô thÓ, cÇn biÕt quac¸ch ph©n lo¹i kªnh. NÕu h×nh d¹ng, kÝch thíc bcña mÆt c¾t ngang lßng dÉn kh«ng thay ®æi däctheo lßng kªnh th× kªnh lµ l¨ng trô (h×nh 9-4).Trong kªnh l¨ng trô, mÆt c¾t ít cña dßng ch¶ychØ phô thuéc vµo ®é s©u h nghÜa lµ: I II w = w(h); trong ®ã h = h(l), nªn: dw dw dh = (9-1) dl dh dl NÕu h×nh d¹ng vµ kÝch thíc cña mÆt c¾tngang lßng dÉn hoÆc mét trong hai yÕu tè ®ã thay I II®æi däc theo lßng kªnh, kªnh lµ kh«ng l¨ng trô(h×nh 9-5). Trong kªnh kh«ng l¨ng trô, mÆt c¾t I-I II - IIít cña dßng ch¶y kh«ng nh÷ng thay ®æi do ®és©u h thay ®æi mµ cßn thay ®æi däc theo dßngch¶y, ngay c¶ khi ®é s©u h kh«ng ®æi, v× sù thay h1 w1 w2 h2®æi vÒ kÝch thíc hoÆc h×nh d¸ng cña mÆt c¾tngang lßng dÉn, do ®ã, w lµ hµm sè cña h vµ l: b b w = w (h) w = w(h, l); trong ®ã h = h(l), H×nh 9-4 dw ¶w ¶w dh = +nªn: . (9-2) ¶l ¶h dl dl C¸c quy íc vÒ ®é dèc ®¸y kªnh, ®é s©u dßng ch¶y trong kªnh nh ®∙ giíi thiÖu ëch¬ng VIII. 309 b2 b1 I II I II I-I II - II h1 w1 w2 h2 b1 b2 w = w (h, l) H×nh 9-5§9-2. N¨ng lîng ®¬n vÞ cña mÆt c¾t Ta biÕt r»ng t¹i mçi mÆt c¾t bÊt kú cña dßng ch¶y, ®èi víi mét mÆt chuÈn (0 - 0) tïyý chän, n¨ng lîng ®¬n vÞ cña dßng ch¶y lµ: p αv 2 E =z+ + γ 2g Riªng víi mÆt c¾t cã dßng ch¶y thay ®æi dÇn th× nh ta ®∙ biÕt, n¨ng lîng ®ã nhnhau ®èi víi bÊt kú ®iÓm nµo trªn mÆt c¾t ®ã. T¹i mÆt c¾t (1-1) cña h×nh 9-6 nÕu viÕt biÓ ...