ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Глава четырнадцатая. Неравномерное движение жидкости в трубах и каналах из "Механика жидкости " Естественные открытые русла разнообразны по размеру, форме и шероховатости и имеют неправильные поперечные сечения, изменяющиеся вдоль потока, Искусственные каналы также разнообразны по размеру, но имеют более узкий диапазон шероховатостей. Более того, искусственные каналы обычно имеют правильную геометрическую форму. Они называются призматическими, если поперечное сечение канала и уклон дна постоянны по длине. Поперечные сечения призматических каналов чаще всего бывают прямоугольными, треугольными либо очерчены по окружности, параболе встречаются и комбинации этих форм. [c.318] Течение в заданном призматическом русле может быть равномерным или неравномерным, В зависимости от быстроты изменения глубины и скорости в направлении движения жидкости неравномерное течение может рассматриваться как медленно (плавно) изменяющееся или как быстро (и е п л а в н о) изменяющееся. В равномерном потоке трение на стенках находится в равновесии с потерями напора по длине и тем самым определяет связь между скоростью и глубиной при заданном расходе, В плавно изменяющемся потоке глубина изменяется очень медленно, так что трение на границах находится почти в равновесии с потерями напора. На поведение быстро изменяющихся потоков доминирующее влияние оказывают количество движения и силы инерции. Неравномерное течение будет рассмотрено в гл. 14. [c.318] Уравнение (13-66) и есть основное дифференциальное уравнение одномерного движения в открытом русле. Его интегралы дают соотношения между глубиной, скоростью и уклоном по длине призматического русла, которые обсуждаются в гл. 14. [c.321] Если Fr=l, то скорость У=с называется критической скоростью. Для Fr l скорость V , и поток называется докритическим (спокойным). Для Fr l скорость У с, и поток называется сверхкритическим (бурным). [c.322] Наконец, в русле с постоянными по длине поперечным сечением, шероховатостью и уклоном при каждом расходе будет иметь место определенная глубина равномерного течения Эта глубина определяется балансом между потерями потенциальной энергии и диссипацией энергии, обусловленной сопротивлением трения на границах. Такая глубина называется нормальной глубиной. При рассмотрении неравномерных потоков оказывается полезным сопоставление между рассматриваемым неравномерным движением при некотором расходе Q и равномерным движением, которое имело бы место в том же самом русле при том же расходе Q. Там, где такое разграничение необходимо, для обозначения параметров равномерного потока будет использоваться индекс 0 например, ho, Vo, Ro соответствуют условию 7 = to. При рассмотрении одного только равномерного потока такое различие не является необходимым, и этот индекс будет опускаться. [c.322] В большинстве случаев сечения открытых русл по своим физическим размерам велики по сравнению с сечениями напорных труб. Следовательно, и число Рейнольдса становится очень большим. В то же время шероховатость открытых каналов в большинстве случаев больше, чем у труб, и относительная шероховатость также остается большой, несмотря на то, что гидравлический радиус возрастает. В результате турбулентное движение в открытых руслах чаще всего происходит в режиме с полным проявлением шероховатости, и величина к оказывается зависящей только от относительной шероховатости. [c.323] Для плавно изменяющегося течения предполагается, что коэффициент Шези С, как и коэффициент Дарси Я, является функцией местной скорости и шероховатости. Заметим, что размерность С равна [/ м/сек. Для Я = 0,02 ко эффициент С имеет величину около 62,5 м /сек. [c.324] Хорошо отделанный бетон. [c.325] Остеклованные канализационные трубы. [c.325] ровный и однородный. [c.325] Гофрированные металлические желоба. [c.325] Бутовая кладка насухо. [c.325] Для гладких поверхностей коэффициент Шези С не будет константой, а будет зависеть от числа Рейнольдса. В этом случае выражением Маннинга (13-73) для С можно воспользоваться только в том случае, если считать п переменной величиной. Коэффициент Маннинга перестает тогда быть характеристикой только шероховатости и становится функцией числа Рейнольдса. Такое функциональное соотношение еще не найдено, поэтому значения п для гладких поверхностей типа стекла в табл. 13- 5 опущ,ены. Для очень гладких открытых каналов используют формулу Дарси и номограмму Моуди. [c.325] Для русл, которые недостаточно широки, чтобы их можно было считать двумерными, такие универсальные зависимости для профиля скорости неприменимы. Если поперечное сечение русла не сильно отличается от круга, то для потерь напора на практике принято, как и в случае замкнутых труб некруглого сечения, использовать коэффициенты сопротивления трения для круглых труб. В этом случае применяется формула Дарси. Для иных форм поперечного сечения можно использовать формулы для коэффициента Шези С. При больших числах Рейнольдса шероховатость стенок можно считать вполне развитой , и поэтому коэффициент Шези можно найти по формуле (13-73). [c.326] Определение уклона русла (потерь напора). [c.326] Дано Q. I, V, размеры, форма и шероховатость. Найти te=/. [c.326] Определение расхода потока. [c.327] Дано io, I, v, размеры, форма и шерохова тость. Найти V и Q. [c.327] Определение размеров (для заданной формы — определение R). [c.327] Дано io, Q, I, v, форма и шероховатость. [c.327] Вернуться к основной статье