Исследование форм свободной поверхности потока при неравномерном режиме движения в цилиндрических руслах.

1. Русло с прямым уклоном (i>0). Различают три случая: , здесь получим три возм. формы своб. пов-ти; , здесь получим также три возм. формы своб. пов-ти; , получим две возм. формы своб. пов-ти. Получается всего 8 своб. пов-тей: 6 из них – кривые подбора (кривая своб. пов-ти, вдоль которой глубины потока возрастают), а 2 – кривые спада (кривая своб. пов-ти, вдоль которой глубины потока уменьшаются).

2. Русло с горизонтальным дном (i=0). Здесь имеет место одна из двух своб. пов-тей . Кривая спада , имеет слева горизонтальную асимптоту, удаленную на бесконечно большое расстояние от дна. Справа, также как и кривая , являющаяся кривой подбора, имеет вертикальную касательную.

3. Русло с обратным уклоном дна (i<0). Как и в случае i=0, имеем две своб. пов-ти.

 

41. Построение кривой свободной поверхности потока по методу Чарномского.

41. Построение кривой свободной поверхности потока по методу Чарномского.

уравнения Бернулли, преобразованного к виду l_m – длина расчетного участка, м; i– продольный уклон дна русла; i_f– уклон трения; Э_m и Э_m+1– удельные энергии сечения в граничных створах участка,

Используют таблицу для построения.

 

 

 

42. Гидравлический прыжок. Основное уравнение прыжка.

 

Гидравлический прыжок- резкое увеличение глубины потока при переходе его из бурного состояния с глубиной , в спокойное состояние с глубиной . Этот переход происходит на относительно небольшой длине и в районе гидравлического прыжка имеет место, резко изменяющееся движение.

 

Глубины h₁ и h₂ (в начале и в конце прыжка) называются сопряженными глубинами. Разность глубины h₁-h₂=a называется высотой прыжка. Длина l_n называется длиной прыжка.

Линия АВС является поверхностью раздела между транзитной струей и вальцом АВСД. Ниже поверхности раздела, поток резко расширяется от глубины h₁ до h₂.

Выше этой поверхности – поверхностный валец (водоворотная область). Внизу вальца осредненные скорости направлены вдоль транзитной струи, вверху – в противоположную сторону.

Потери напора (энергии) в гидравлическом прыжке можно определить как:

 

Осн. уравнение прыжка.

 

 

 

Гидравлический прыжок не образуется, если в нижнем бьефе уклон русла больше критического и бытовая глубина меньше критического h_б > h_кр

а) отогнанный гидравлический прыжок h₂ < h_б

б) надвинутый гидравлический прыжок h₂ = h_б

в) затопленный гидравлический прыжок h₂ > h_б

 

 

43. Прыжковая функция. Определение сопряженных глубин.

 

Гидравлический прыжок- резкое увеличение глубины потока при переходе его из бурного состояния с глубиной , в спокойное состояние с глубиной . Этот переход происходит на относительно небольшой длине и в районе гидравлического прыжка имеет место, резко изменяющееся движение.

Глубины h₁ и h₂ (в начале и в конце прыжка) называются сопряженными глубинами. Разность глубины h₁-h₂=a называется высотой прыжка. Длина l_n называется длиной прыжка.

Гидравлический прыжок появляется всегда, когда свободная поверхность при увеличении глубины пересекает линию критической глубины (линию КК).

Вопрос о гидравлическом прыжке впервые был исследован Беланже и Буссинеском, которые, применив теорему количества движения, нашли уравнение, связывающее сопряженные глубины. Это уравнение получило название основного уравнения прыжка.

 

Где у– глубина погружения центра тяжести живого сечения.

- прыжковая функция, где h – глубина в данном сечении.

Уравнение показывает, что для сопряженных глубин прыжковые функции имеют одну и ту же величину. Следовательно, можно найти одну сопряженную глубину, зная другую глубину прыжка.

Для русла при заданном расходе Q мржно построить график прыжковой функции. Кривая имеет минимум при критической глубине.

 

44. Формы свободной поверхности при резком изменении уклона дна.