Реферат Курсовая Конспект
Гидравлический расчет одноступенчатого перепада - раздел Строительство, ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ И ВОДООТВОДЯЩИХ СООРУЖЕНИЙ Вариант I Водоотводного Сооружения (См. Рис. 1.1) Имеет Одноступенчатый Переп...
|
Вариант I водоотводного сооружения (см. рис. 1.1) имеет одноступенчатый перепад, который состоит из входной части, вертикальной стенки падения и водобоя (рис. 1.7).
Расчет одноступенчатого перепада заключается в определении глубины потока на входном участке и на водобое.
Глубина потока над стенкой определяется на основании гидравлического расчета предыдущего участка сооружения. При спокойном состоянии потока на входном участке над стенкой устанавливается глубина, равная h' = 0,7hк.
При падении со стенки поток переходит в бурное состояние, и если на следующем участке сооружения нормальная глубина больше критической, то возникает сопряжение бьефов с образованием гидравлического прыжка. С целью удешевления стоимости сооружения важно обеспечить сопряжение по типу затопленного прыжка. При наличии отогнанного или надвинутого прыжка для его затопления устраивают водобойные колодцы или водобойные стенки.
![]() |
Рис. 1.7. Схема одноступенчатого перепада
Прежде чем приступить к расчету водобойного колодца или водобойной стенки, необходимо убедиться в необходимости их устройства. Для этого находят глубину в сжатом сечении из уравнения Д.Бернулли, составленного для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости отсчета 0-0
,
где p1 – высота перепада, м; hк – критическая глубина, м; hс – глубина в сжатом сечении, м; Vк – средняя скорость потока, соответствующая критической глубине, м/с; Vс – средняя скорость потока в сжатом сечении, м/с; ξ – коэффициент местного сопротивления.
При составлении уравнения Д.Бернулли коэффициент кинетической энергии α принимается равным единице.
После ряда преобразований уравнение Д.Бернулли может быть представлено в следующем виде:
,
где Q – расчетный расход, м3/с; Sк – площадь живого сечения потока, соответствующая критической глубине, м2; Sс - площадь живого сечения потока, соответствующая глубине hc, м2; φ – коэффициент скорости, равный 0,90 – 0,95.
Обозначим
; (1.9)
. (1.10)
Тогда уравнение Д. Бернулли запишется так:
. (1.11)
Из этого уравнения глубина в сжатом сечении hc находится подбором.
Предварительно вычисляют величины А и Б по формулам (1.9) и (1.10). Затем задаемся рядом значений глубин hс, вычисляем
. (1.12)
Величину Е сравниваем с А. Расчет ведем до тех пор, пока величины А и Е не совпадут. При трехкратном несовпадении E и A строят график E = f(hc) (рис.1.8), по которому и находят глубину в сжатом сечении hс. По найденной глубине вновь вычисляют E и определяют процент расхождения E и A по формуле
.
Глубину в сжатом сечении можно определить с помощью программы LIW 18 (приложение 9).
А
Рис.1.8. График E = f(hc)
Затем определяют глубину hн в начале второго участка водоотводного сооружения. Для этого вычисляем полную длину l кривой спада типа b1 на втором участке по формуле (1.8). При этом за глубину h1 принимают h0(2) – 0,02 м, а за глубину h2 – критическую глубину hк. Полученную длину l кривой спада типа b1 сравнивают с заданной длиной второго участка t, при этом может быть три случая:
а) l< t. В данном случае глубина h0(2) – 0,02 м, устанавливается на расстоянии l от конца второго участка. Эта же глубина будет и в начале второго участка, то есть hн = h0(2) – 0,02 м;
б) l = t. В данном случае глубина в начале второго участка hн = h0(2) – 0,02 м;
в) ℓ>t. В данном случае глубина в начале второго участка есть hн<h0(2) – 0,02 м. Глубина hн находится подбором. Нужно подобрать такую глубину, при которой ℓ ≈ t (разница между ℓ и t не должна превышать 5 %).
Для ускорения подбора рекомендуется строить график l = φ(h1) (рис. 1.9). С помощью графика по заданной длине второго участка t определяется глубина hн в начале этого участка. По найденной глубине hн вновь вычисляется расстояние l и определяется процент расхождения l и t по формуле
.
Далее находят сопряженную глубину с глубиной в сжатом сечении h2(с). В русле прямоугольного сечения глубина h2(с) подсчитывается по формуле
. (1.13)
, м
t
Рис. 1.9. График l= j(h1)
При трапецеидальном очертании русла глубина h2(с) находится по графику прыжковой функции. Для построения этого графика необходимо вычислить ряд значений прыжковой функции по формуле
, (1.14)
где S – площадь живого сечения, соответствующая задаваемой глубине h; z0 – глубина погружения центра тяжести площади живого сечения; глубина z0 определяется по формуле:
. (1.15)
Следует задаваться глубинами как меньшими, так и большими критической. Необходимо вычислить П(h) также и при критической глубине.
Результаты расчета сводятся в таблицу.
№ п/п | h, м | S, м2 | z0, м | ![]() | z0S, м3 | П(h), М3 |
На основании данных этой таблицы строят график прыжковой функции (рис. 1.10), по которому и находят глубину h2(с).
Для определения типа сопряжения бьефов сравнивают глубину h2(с) с глубиной hн, которая устанавливается в начале второго участка сопрягающего сооружения.
Если h2(с) > hн, то будет иметь место сопряжение с отогнанным прыжком; если h2(с) = hн, то будет иметь место сопряжение с надвинутым прыжком; если h2(с) < hн, то будет иметь место сопряжение с затопленным прыжком.
Рис. 1.10. График прыжковой функции
Вторую сопряженную глубину h2(с) можно определить с помощью программы LIW 17 (приложение 4).
При возникновении отогнанного или надвинутого прыжка необходимо запроектировать водобойный колодец или водобойную стенку.
Одноступенчатый перепад можно рассчитать на ЭВМ с помощью программы LIW 18 (приложение 9).
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Гидравлический расчет одноступенчатого перепада
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов