Thủy lực 2 ( Nxb Nông nghiệp ) - Chương 13

Nước nhảy Đ13-1. Khái niệm chung Nghiên cứu phương trình vi phân và các dạng đường mặt nước của dòng chảy ổn định dh đ Ơ. Độ sâu dòng chảy h đ hk theo không đều trong kênh hở, ta thấy khi h đ hk thì dt hai cách: 1. Độ sâu h từ h hk nhỏ dần dọc theo dòng chảy và chuyển sang h h k; tức dòng chảy từ trạng thái chảy xiết chuyển sang trạng thái chảy êm. Xét về hiện tượng vật lý, trong trường hợp thứ nhất, khi mặt cắt ướt thu hẹp...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thủy lực 2 ( Nxb Nông nghiệp ) - Chương 13 Ch­¬ng XIII N­íc nh¶y §13-1. Kh¸i niÖm chung Nghiªn cøu ph­¬ng tr×nh vi ph©n vµ c¸c d¹ng ®­êng mÆt n­íc cña dßng ch¶y æn ®Þnh dh kh«ng ®Òu trong kªnh hë, ta thÊy khi h ® hk th× ® ¥. §é s©u dßng ch¶y h ® hk theo dt hai c¸ch: 1. §é s©u h tõ h > hk nhá dÇn däc theo dßng ch¶y vµ chuyÓn sang h < h k; tøc dßng ch¶y tõ tr¹ng th¸i ªm chuyÓn sang tr¹ng th¸i ch¶y xiÕt. 2. §é s©u h tõ h < hk t¨ng dÇn däc theo dßng ch¶y vµ chuyÓn sang h > h k; tøc dßng ch¶y tõ tr¹ng th¸i ch¶y xiÕt chuyÓn sang tr¹ng th¸i ch¶y ªm. XÐt vÒ hiÖn t­îng vËt lý, trong tr­êng hîp thø nhÊt, khi mÆt c¾t ­ít thu hÑp dÇn däc theo dßng ch¶y, ®­êng mÆt n­íc vÉn liªn tôc, nh­ng trong tr­êng hîp thø hai, khi mÆt c¾t ­ít më réng däc theo dßng ch¶y, ®­êng mÆt n­íc bÞ gi¸n ®o¹n trªn mét ®o¹n ng¾n bëi mét khu n­íc xo¸y. HiÖn t­îng thñy lùc trong tr­êng hîp thø hai ®­îc gäi lµ n­íc nh¶y (h×nh 13-1). Khu n­íc xo¸y 2 K K a hh h 1 hk h ln 2 1 Khu luång chÝnh H×nh 13-1 Nh­ vËy, cã thÓ coi n­íc nh¶y lµ sù më réng ®ét ngét cña dßng ch¶y tõ ®é s©u nhá h¬n ®é s©u ph©n giíi sang ®é s©u lín h¬n ®é s©u ph©n giíi, ®ã lµ h×nh thøc qu¸ ®é cña dßng ch¶y tõ tr¹ng th¸i ch¶y xiÕt sang tr¹ng th¸i ch¶y ªm. 79 http://www.ebook.edu.vn Ta nghiªn cøu d¹ng n­íc nh¶y c¬ b¶n, lµ d¹ng x¶y ra trong lßng dÉn ch÷ nhËt, ®¸y b»ng ph¼ng, ®é dèc thuËn vµ rÊt nhá (i » 0). ThÝ nghiÖm cho thÊy râ cÊu t¹o cña n­íc nh¶y vÒ c¬ b¶n cã nh÷ng ®Æc tÝnh cña dßng ch¶y më réng ®ét ngét mµ ta ®∙ nªu lªn ë §4-10. N­íc nh¶y gåm hai khu (h×nh 13-1): khu luång chÝnh ch¶y xu«i dßng, më réng ®ét ngét tõ ®é s©u h’ < hk, sang ®é s©u h > hk, vµ khu n­íc xo¸y chuyÓn ®éng ë trªn mÆt cña khu luång chÝnh; nh÷ng phÇn tö chÊt láng ë hai khu x©m nhËp vµo nhau rÊt m∙nh liÖt xung quanh mÆt ranh giíi cã ý nghÜa trung b×nh thêi gian mµ ta gäi lµ mÆt ph©n chia; kho¶ng c¸ch ln gi÷a hai mÆt c¾t ­ít giíi h¹n khu n­íc xo¸y gäi lµ ®é dµi n­íc nh¶y, ®é s©u h’ vµ h t¹i hai mÆt c¾t ®ã gäi lµ ®é s©u tr­íc vµ ®é s©u sau n­íc nh¶y; kho¶ng c¸ch a cña mÆt tù do ë hai mÆt c¾t ®ã: a = h – h’ gäi lµ ®é cao cña n­íc nh¶y. Sù më réng ®ét ngét cña dßng ch¶y trong ph¹m vi n­íc nh¶y cã ®Æc ®iÓm lµ sù më réng ®ét ngét cña dßng ch¶y kh«ng ¸p, kh«ng khÝ trªn mÆt tù do bÞ l«i cuèn rÊt m¹nh vµo khu n­íc xo¸y t¹o nªn nh÷ng bät sãng tr¾ng xo¸, di ®éng v« trËt tù; khu n­íc xo¸y lu«n lu«n biÕn ®æi vÒ thÓ tÝch do sù co d∙n cña c¸c bät khÝ vµ lu«n lu«n di dÞch xu«i ng­îc dßng ch¶y, dao ®éng xung quanh mét vÞ trÝ trung b×nh thêi gian, do ®ã t¨ng c­êng nh÷ng m¹ch ®éng vÒ ¸p suÊt vµ vÒ l­u tèc. §é s©u h¹ l­u lµ hh. Trong tÊt c¶ c¸c suy diÔn sau nµy, ta ®Òu coi h = hh. Cïng víi sù x¸o trén m∙nh liÖt cña c¸c phÇn t ö chÊt láng xung quanh mÆt ph©n chia, nh÷ng m¹ch ®éng ®ã tõ khu n­íc xo¸y truyÒn vµo khu luång chÝnh lµm cho dßng ch¶y ë luång chÝnh trë thµnh dßng ch¶y rèi cã m¹ch ®éng lín, do ®ã n¨ng l­îng cña dßng ch¶y bÞ tiªu hao rÊt lín ë ph¹m vi n­íc nh¶y. XÐt ®å ph©n bè l­u tèc trung b×nh thêi gian trong ph¹m vi n­íc nh¶y (h×nh 13-2) ta thÊy gra®ien l­u tèc ë tõng mÆt c¾t ®Òu cã trÞ sè lín nhÊt ë vïng mÆt ph©n chia, do ®ã tæn thÊt n¨ng l­îng trong ph¹m vi n­íc nh¶y tËp trung vµo khu vùc xung quanh mÆt ph©n chia. Tæn thÊt n¨ng l­îng kh¸ lín ë ph¹m vi n­íc nh¶y lµ ®iÒu hÊp dÉn nh÷ng nhµ nghiªn cøu ®i t×m nh÷ng biÖn ph¸p lîi dông n­íc nh¶y ®Ó tiªu hao n¨ng l­îng thõa cña dßng ch¶y xiÕt nh»m b¶o vÖ h¹ l­u c¸c c«ng tr×nh chèng sù xãi lë do dßng ch¶y cã m¹ch ®éng lín g©y ra. 3 2 1 hh h h lsn ln 3 2 ...