Ứng suất tiếp biên thành rắn trong máng tràn bên

Dòng chảy trong lòng dẫn luôn tồn tại lực ma sát ngược chiều với chuyển động, có độ lớn là tích số của ứng suất tiếp biên thành rắn và diện tích tiếp xúc với thành rắn. Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu quy luật biến đổi của ứng suất tiếp biên thành rắn dọc theo chiều dòng chảy trong máng tràn bên phi lăng trụ mở rộng dần mặt cắt hình chữ nhật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng suất tiếp biên thành rắn trong máng tràn bên KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ỨNG SUẤT TIẾP BIÊN THÀNH RẮN TRONG MÁNG TRÀN BÊN Hoàng Nam Bình Trường Đại học Giao thông vận tải Tóm tắt: Dòng chảy trong lòng dẫn luôn tồn tại lực ma sát ngược chiều với chuyển động, có độ lớn là tích số của ứng suất tiếp biên thành rắn và diện tích tiếp xúc với thành rắn. Dòng chảy trong máng tràn bên là dòng xoắn ba chiều rất phức tạp, tổn thất năng lượng vì thế mà liên tục thay đổi làm cho quy luật phân bố ứng suất tiếp biên thành rắn cũng biến đổi rất phức tạp. Bằng phương pháp lý thuyết kết hợp số liệu thực nghiệm, bài báo trình bày kết quả nghiên cứu quy luật biến đổi của ứng suất tiếp biên thành rắn dọc theo chiều dòng chảy trong máng tràn bên phi lăng trụ mở rộng dần mặt cắt hình chữ nhật. Từ khóa: Máng tràn bên, Ứng suất tiếp biên thành rắn, hồ Việt An, Đường mặt nước. Summary: Boundary shear stress in a side-channel The frictional force of flow in channels always acts in the opposite direction to the flow direction. The magnitude of the frictional force is obtained by multiplying the boundary shear stress by the contact area of channel. The flow in a side-channel has a very complex structure, which is a spatially varied flow with a three-dimensional vortex. Therefore, the energy loss in the side-channel varies greatly, which makes the boundary shear stress distribution also very complicated. By theoretical method and experimental data, this article presents the results of the boundary shear stress distribution along the expanding side-channel with rectangular cross-section. Keywords: Side-channel, Boundary shear stress, Viet An reservoir, Water surface profile. 1. GIỚI THIỆU * của dòng chảy trong máng tràn bên thì yếu tố Máng tràn bên (Hình 1) là bộ phận chính của đường mặt nước được quan tâm đầu tiên [2]. công trình tháo lũ đường tràn ngang áp dụng Cho đến nay, các công bố về dòng biến lượng ở các hồ chứa không có vị trí, địa hình phù trên lòng dẫn hở liên quan đến đường mặt hợp để bố trí tràn dọc hay các hình thức tháo nước là nhiều nhất. Các nhà khoa học tiên lũ khác mà vẫn đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ phong trong việc nghiên cứu đặc trưng này ở thuật [1]. Dòng chảy trong máng tràn bên là những năm đầu của thế kỷ XX như Hinds dòng biến lượng không ổn định với lưu lượng (1926), Konovalov (1937), Patrasev (1940), tăng dần theo chiều dòng chảy. Dòng chảy Camp (1940), Marchi (1941), Kiselev (1942), trong máng tràn bên có cấu trúc dòng xoắn ba Citrini (1942), Keulegan (1944, 1952), Petrov chiều rất phức tạp gây ra bởi lực tác động của (1950)... và đến những năm cuối của thế kỷ dòng gia nhập vào dòng chính [1][2]. XX có Cung (1964), Chow (1969), Yen Khi nghiên cứu về chế độ thủy động lực học (1971, 1973), Gill (1977), An (1987), Hager (1983) [2][3]. Những năm gần đây cũng có thêm nhiều công bố mới liên quan đến đường Ngày nhận bài: 30/3/2023 Ngày thông qua phản biện: 28/4/2023 mặt nước của dòng biến lượng có lưu lượng Ngày duyệt đăng: 10/5/2023 tăng dần như Kouchakzadeh và cs. (2002), 98 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Mohammadi (2005), Maradjieva và cs. hoặc hai xoáy với các chiều xoáy khác nhau (2007), Lucas và cs. (2015), Gardarsson và phụ thuộc dòng gia nhập và điều kiện thủy cs. (2015), Bình (2021, 2023)... [3][4]. Ngoài lực của máng [2][5]. Hệ số phân bố lưu tốc yếu tố đường mặt nước, đặc trưng phân bố trong máng tràn bên rất khác với dòng chảy lưu tốc cũng được nhiều tác giả nghiên cứu vì trên kênh thông thường. Hệ số sửa chữa động cấu trúc dòng xoắn cường độ mạnh nên lượng và động năng trung bình mặt cắt giảm không khí liên tục bị cuốn vào dòng chảy làm dần theo chiều dòng chảy, lớn nhất ở khu vực tăng sự xáo trộn [2]. Trên mặt cắt ngang của đầu máng và nhỏ nhất tại khu vực chuyển tiếp máng bên, cấu trúc dòng chảy có thể có một từ máng tràn bên sang dốc nước [5]. (Nguồn ảnh: Google earth) (Nguồn ảnh: https://dantri.com.vn/) Hình 1: Máng tràn bên hồ Việt An tỉnh Quảng Nam Về vấn đề tổn thất năng lượng, sự xáo trộn nghiệm trên máng kính lăng trụ mặt cắt hình mạnh trong dòng chảy gây nên sự tiêu tán chữ nhật với dòng biến lượng được tạo ra từ năng lượng, đây là những biến đổi cơ bản hệ thống đường ống đục lỗ tạo dòng phun lên trong quá trình cân bằng năng lượng của trục máng và nhận thấy ứng suất tiếp trong chuyển động. Dòng chảy gia nhập hoặc phân đoạn dòng chảy có dòng gia nhập tăng lên tán khỏi khối nước chuyển động hình thành đáng kể so với dòng chảy đều. Năm 2005, nhiều gián đoạn làm tăng mức độ tiêu năng Mohammadi [10] kết hợp lý thuyết và thực [5]. Theo Hager [6], Favre (1933) đã nghiên nghiệm đã nhận định có sự gia tăng về ứng cứu thành phần tổn thất năng lượng tỷ lệ suất tiếp khi lưu lượng thay đổi theo chiều thuận với lưu tốc cục bộ, hướng dòng gia dòng chảy. Khiadani và các cộng sự [11] nhập và tỷ lệ giữa lưu lượng gia nhập với lưu cũng tiến hành thí nghiệm trên hệ thống lượng trong máng tại vị trí gia nhập. Citrini máng tương tự nghiên cứu của Gill [9] và (1948) nghiên cứu chi tiết hơn về hiện tượng đưa ra kết luận rằng ứng suất tiếp có xu thế nước nhảy, tổn thất năng lượng trong máng tăng dần theo chiều dòng chảy và chịu tác bên và ảnh hưởng của hướng dòng chảy gia động đáng ...