Расчет неравномерного движения воды в канале .

Гидравлический прыжок.

Курсовая работа по гидравлике Еронько Ирины

Санкт-Петербургский Технический Университет, кафедра гидравлики

1996 год

Содержание

1. Расчет неравномерного движения воды в канале

1.1. Определение критической глубины и критического уклона

1.2. Построение графика удельной энергии

1.3. Построение кривой свободной поверхности на подводящем участке канала

1.4. Построение кривой свободной поверхности на отводящем участке канала

2. Определение параметров гидравлического прыжка

2.1. Построение графика прыжковой функции

2.2. Определение местоположения гидравлического прыжка

2.3. Определение длины гидравлического прыжка и потери напора в гидравлическом прыжке

3. Фильтрационный расчет земляной плотины

3.1. Расчет однородной плотины

3.2. Расчет плотины с ядром и дренажным банкетом

4. Расчет фильтрации воды под бетонной водосливной плотиной

4.1. Расчет методом коэффициентов сопротивления

4.2. Расчет при помощи экспериментального метода электродинамических аналогий (метода ЭГДА)

Список литературы

Расчет неравномерного движения воды в канале.

Построение графика удельной энергии.

Для нахождения значений удельной энергии сечения используем следующее уравнение:

,    (2.3)

где  - средняя скорость течения воды в канале, .

Для построения графика удельной энергии сечения проводятся расчеты удельной энергии для разных значений глубины наполнения, расчеты сведены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.

№п/п	h, м	w, м2	v, м/с	Э, м	Примечания
1.	0,25	3,30	28,80	46,71
2.	0,50	6,95	13,66	10,98
3.	0,75	10,95	8,68	4,97
4.	1,00	15,30	6,21	3,16
5.	1,25	20,00	4,75	2,51
6.	1,50	25,05	3,79	2,31
7.	1,64	28,03	3,39	2,28
8.	2,64	52,51	1,81	2,82
9.	3,64	82,60	1,15	3,71
10.	4,64	118,28	0,80	4,68

 Пример расчета для  :

а). площадь живого поперечного сечения канала ищется по формуле (1.5):

w ;

б). средняя скорость течения воды в канале ищется по формуле (1.12.):

;

в). удельная энергия сечения ищется по формуле (2.3):

.

По данным таблицы 2.2 строится график (смотри рис.2.2).

Построение кривой свободной поверхности на подводящем участке канала.

Кривая свободной поверхности на подводящем участке канала строится методом Чарномского на основании вычислений, выполненных в таблице 2.3, при этом будут рассматриваться глубины:

а). диапазона  , где - глубина воды в канале перед регулирующим сооружением (); - глубина в начале рассматриваемого участка канала ().

б). с шагом D .

Таблица 1.3.

№п/п	h,м	w,м2	v,м/с	Э,м	DЭ,м	,м	,м2	,м/с	,м	,м	,м/с		D ,м	,м
1.	7,02	225,74	0,42	7,03
					0,14	6,95	222,12	0,43	53,82	4,13	57,57	1,3.10-5	5658,3	5658,32
2.	6,88	218,54	0,43	6,89
					0,14	6,81	214,98	0,44	52,99	4,06	57,40	1,5.10-5	5954,1	11612,47
3.	6,74	211,45	0,45	6,75
					0,14	6,67	207,94	0,46	52,16	3,99	57,24	1,6.10-5	6322,3	17934,79
4.	6,6	204,47	0,46	6,61
					0,14	6,53	201,02	0,47	51,33	3,92	57,07	1,8.10-5	6791,0	24725,80
5.	6,46	197,60	0,48	6,47
					0,14	6,39	194,20	0,49	50,49	3,85	56,90	1,9.10-5	7405,1	32130,89
6.	6,32	190,84	0,50	6,33
					0,14	6,25	187,50	0,51	49,66	3,78	56,72	2,1.10-5	8240,5	40371,40
7.	6,18	184,19	0,52	6,19
					0,14	6,11	180,90	0,53	48,83	3,70	56,54	2,3.10-5	9437,0	49808,39
8.	6,04	177,65	0,53	6,06
					0,14	5,97	174,42	0,54	48,00	3,63	56,36	2,6.10-5	11282,6	61090,98
9.	5,9	171,22	0,55	5,92
					0,14	5,83	168,04	0,57	47,17	3,56	56,18	2,8.10-5	14481,9	75572,84
10.	5,76	164,90	0,58	5,78
					0,14	5,69	161,78	0,59	46,33	3,49	55,99	3,2.10-5	21334,1	96906,99
11.	5,62	158,69	0,60	5,64

Расчеты ведутся аналогично расчетам в таблице 1.2. , , , , отвечают  (средняя глубина между двумя соседними участками). Средний уклон трения ищется по формуле:

,    (2.4)

Расстояние между сечениями ищется по формуле:

,    (2.5)

где i - уклон дна на подводящем участке канала, найденный в п.1.5 ().

По данным таблицы 1.3 строится кривая свободной поверхности типа а1 на подводящем участке канала.

Определение параметров гидравлического прыжка.

Фильтрационный расчет земляной плотины.

Расчет однородной плотины.

Необходимо определить удельный фильтрационный расход, построить кривую депрессии, а также наметить гидродинамическую сетку.

Для упрощения расчета земляной плотины заменяем трапецеидальный профиль плотины условным трапецеидальным профилем, имеющим вертикальный «откос» (вертикальное ограничение). Используя поясненное допущение рассчитываем условный профиль плотины по способу Шаффернака. Тогда для определения удельного фильтрационного расхода имеем систему уравнений:

,  (4.1) + (4.2)

где - коэффициент фильтрации, см/с (); - глубина воды верхнего бьефа, м (h1=20.4 м); - глубина воды нижнего бьефа, м (h2=4.6 м); - промежуток высачивания, м; - коэффициент низового откоса плотины, (); - расстояние от воображаемого вертикального ограничения до уреза нижнего бьефа, м.

Расстояние от воображаемого вертикального ограничения до уреза нижнего бьефа ищется по следующей формуле:

 ,   (4.3)

где - ширина плотины по горизонту верхнего бьефа, м ();  - коэффициент, который определяет положение воображаемого вертикального ограничения, , ( -коэффициент верхнего откоса плотины, ).

Коэффициент ищется по формуле:

.  (4.4)

По формуле (4.3) найдем расстояние от воображаемого вертикального ограничения до уреза нижнего бьефа:

Для решения системы уравнений (4.1) + (4.2) построим графики зависимости . Для построения графиков составляем следующую таблицу:

Таблица 3.1.

, м	, м	, м	, м	, м			, м	, м
1	5,6	1,85	50,83	3,79	5,60	1,72	0,54	1,47
2	6,6	3,7	48,98	3,80	3,30	1,19	1,08	2,37
3	7,6	5,55	47,13	3,80	2,53	0,93	1,62	3,13
4	8,6	7,4	45,28	3,78	2,15	0,77	2,16	3,82
5	9,6	9,25	43,43	3,73	1,92	0,65	2,70	4,47

 По данным таблицы 3.1. строим графики  (смотри рис. 4.1).

По графикам определяем отношение удельного расхода и коэффициента фильтрации, являющееся решением системы уравнений (4.1) + (4.2): ; (решением является точка пересечения этих графиков).

Определяем удельный фильтрационный расход по формуле:

 ,    (4.5)

где - значение отношения удельного расхода и коэффициента фильтрации, взятого из графиков на рис.4.1.

Схема плотины представлена на рис. 4.2.

Для построения кривой депрессии воспользуемся следующей формулой:

  (4.6)

Для глубин используются пределы:

Для рассматриваемых участков длины используем пределы:

Результаты расчетов по формуле (4.6) сведены в нижеследующую таблицу:

Таблица 3.2.

	5	10	15	20	25	30	35	40	45.4
	10.5	12.2	13.6	15.0	16.2	17.3	18.4	19.4	20.4

 По данным таблицы 4.2 строим кривую депрессии (смотри рис.4.3.).

Список литературы

1. Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости). - Л.: Энергоиздат, 1982. - 672 с.

2. Кожевникова Е.Н., Орлов В.Т. Методические указания по выполнению курсовых и расчетно-грвфических работ по курсу гидравлики. - Л.: Издание ЛПИ им. М.И. Калинина, 1985. - 48 с.

Гидравлический прыжок.

Курсовая работа по гидравлике Еронько Ирины

Санкт-Петербургский Технический Университет, кафедра гидравлики

1996 год

Содержание

1. Расчет неравномерного движения воды в канале

1.1. Определение критической глубины и критического уклона

1.2. Построение графика удельной энергии

1.3. Построение кривой свободной поверхности на подводящем участке канала

1.4. Построение кривой свободной поверхности на отводящем участке канала

2. Определение параметров гидравлического прыжка

2.1. Построение графика прыжковой функции

2.2. Определение местоположения гидравлического прыжка

2.3. Определение длины гидравлического прыжка и потери напора в гидравлическом прыжке

3. Фильтрационный расчет земляной плотины

3.1. Расчет однородной плотины

3.2. Расчет плотины с ядром и дренажным банкетом

4. Расчет фильтрации воды под бетонной водосливной плотиной

4.1. Расчет методом коэффициентов сопротивления

4.2. Расчет при помощи экспериментального метода электродинамических аналогий (метода ЭГДА)

Список литературы

Расчет неравномерного движения воды в канале.