- •Вопрос 25. Гидравлический удар в трубопроводе
- •Вопрос 26. Особенности равномерного движения в открытых каналах. Определение коэффициента с в формуле Шези.
- •Вопрос 27. Формы сечения каналов и их гидравлические характеристики. Гидравлически наивыгоднейшее сечение каналов.
- •Вопрос 28. Основные типы задач при расчете каналов.
- •Вопрос 29. Виды движения грунтовых вод. Основной закон фильтрации. Коэффициент фильтрации.
- •Вопрос 30. Колодец на водонепроницаемом грунте. Поглощающий и артезианский колодцы, водосборная галерея (дрена).
- •Вопрос 31. Понятие о гидравлическом подобии. Геометрическое, кинематическое и динамическое подобие. Критерии гидродинамического подобия.
Вопрос 25. Гидравлический удар в трубопроводе
Гидравлический удар – резкое изменение (повышение или понижение) давления в трубопроводе при резком изменении скорости движения ж. Процесс быстротечный, характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления. Изменение давления при этом тесно связано с упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода.
ГУ чаще всего возникает при быстром закрытии или открытии крана или иного устройства управления потоком.
На первом рис. характер изменения давления у задвижки
Формулы Жуковского:
наибольшее давление при ГУ
с – скорость распростр. ударной волны – скорость распространения упругих деформаций
Е — модуль упругости материала стенки трубопровода;
d и δ — внутренний диаметр и толщина стенки трубопровода.
Формулы справедливы при прямом гидравлическом ударе, когда время перекрытия потока Tзакр меньше фазы гидравлического удара T = 2l/c, где l — длина трубы.
Фаза гидравлич. удара – время, за кот. ударн. волна движется от крана к резервуару и возвращается обратно. При Tзакр > T ударн. давление получается меньше, и такой гидроудар называют непрямым.
Смягчение ГУ:
Вопрос 26. Особенности равномерного движения в открытых каналах. Определение коэффициента с в формуле Шези.
Канал – искусственный открытый водовод в земляной выемке или насыпи.
Характеризуется:1) наличием своб. пов-ти, 2) площадь и форма живого сечения const, 3)расход и средняя скорость течения, местные скорости в сходственных точках сечений const.
Особенности:
где I – гидравлич. уклон, i – уклон канала, iп – пьезом. уклон (пов-ти воды)
Ур-е Бернулли при равенстве скоростей в сечениях и одинак. (атмосферных) давл-ях на пов-ти z1 – z2 = hl, т.е. потеря напора по длине опред-ся разностью отметок пов-ти воды.
Расчетное уравнение равномерного движения жидкости
Q – расход воды, C – коэф-т Шези, ω – площадь попереч. сеч-я канала, R – гидравлич. радиус, I – уклон дна. С зависит от шерохов. стенок и дна русла, от геом. формы и размеров попереч. сечения.
W – скоростная хар-ка потока, W = C√R – физ.смысл: ср. скор-ть потока при гидр. уклоне = 1.
Формула Н.Н. Павловского
и для показателя степени R:
где R – гидравлический радиус; n – коэф-т шероховатости, характ. состояние пов-ти русла, материал облицовки крепления ложа русла.
Формула Маннинга
Вопрос 27. Формы сечения каналов и их гидравлические характеристики. Гидравлически наивыгоднейшее сечение каналов.
Основные хар-ки:
h0 – глубина ж. в канале
b – ширина канала внизу
m – коэф-т заложения откосов – ctg угла наклона откоса к горизонту
B – ширина канала вверху
ω – площадь живого сечения
χ – смоченный периметр
R – гидравлический радиус
Трапецеидальное сечение:
ω = (b+mh)·h
χ = b + 2h √(1+m2)
Гидравлически наивыгоднейшее сечение – форма попереч. сечения русла, кот. при заданных площади сечения канала и шероховатости дает наибольшую пропускную способность.
Такое сеч-е канала должно иметь наим. длину смоченного периметра, т.к. в этом случае потери энергии на трение также будут min, а ср. скорость потока будет max. Гидр. наивыгоднейшим сечением канала является полукруг. Для трапецеидальных гидр. наивыгоднейших сечений гидр. радиус равен половине глубины: R = 0,5 h.