ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Потоки в лотках и каналах из "Гидравлика и гидропровод Издание 3 " Общей особенностью таких потоков является наличие в них свобод- ных поверхностей, не имеющих контакта с твердыми стенками, давление на которых постоянно и равно давлению ок1 жающей среды (обычно атмосферному). В таких потоках уравнение Бернулли может не содержать пьезометрического напора ввиду его постоянства по длине, а статический напор в этом случае представляется геометрическим напором жидкости на их свободных поверхностях. К ним относятся потоки в лотках и каналах, отдельные виды потоков в пористых средах, а также свободные жидкостные струи. Ниже рассматриваются установившиеся движения таких потоков. [c.126] Рассмотрим равномерное движение жидкости в открытом канале в пределах участка длиной L (рис. 8.1). Равномерность движения предопределяется постоянством живого сечения потока по его длине и смоченного периметра. Пьезометрическая длина такого потока совпадает с его свободной поверхностью, а ввиду постоянства по длине скоростного напора, напорная линия параллельна ей. [c.126] 3) видно, что К равна расходу потока Q при единичном уклоне, поэтому ее часто называют модулем расхода. [c.127] Из выражения (8.5) следует, что при постоянном расходе потока ((2 onst) функция Я - имеет вид, представленный на рис. 8.2. Эта зависимость имеет явно выраженный минимум, который принято называть критической точкой, разделяющей открытые потоки на бурные (при Л Лк) и спокойные (Л кк) в зависимости от того, какой из напоров (скоростной или статический) является преобладающим. Критическая точка характеризует минимум удельной энергии в живом сечении потока. [c.127] Аналогичные минимумы полного напора имеют потоки и с другими конфигурациями живых сечений. [c.128] Шероховатость стенок канала зависит от материала, из которого они выполнены. Данные о рекомендуемых значениях п для некоторых материалов приведены в табл. 8.1. [c.129] Средняя скорость, расходная характеристика и коэффициент Шези являются функциями гидравлического радиуса потока, который зависит от формы поперечного сечения канала. Оптимальной формой канала считается та, у которой при заданной шющади минимальна длина смоченного периметра. Такой канал имеет наибольшее значение гидравлического радиуса. Из геометрии известно, что подобными свойствами обладает круг. На практике круглую форму сечения канала трудно изготовить, поэтому каналам обычно придают трапецеидальную форму, позволяющую получить длину смоченного периметра наиболее близкую к полукругу. [c.129] По формуле (8.7) с учетом материала, из которого изготовлены стенки канала, находим коэффициент Шези, а по формуле (8.2) — расходную характеристику канала. [c.130] С помощью приведенных зависимостей при заданном расходе О можно найти I, или наоборот, при известном г найти О. [c.130] Однако в практических задачах чаще приходится при заданных значениях О и / определять параметры трапецеидального сечения канала. [c.130] Первое из условий обычно совпадает с экономическими соображениями, т.к. чем больше гидравлический радиус, тем меньше объем грунта извлекается при строительстве канала и меньше расходуется материала на формирование его стенок. [c.130] Второе условие ограничивает скорость движения жидкости в канале и целиком определяется свойствами материала, из которого изготавливаются его стенки. Допустимые значения скоростей потоков для ряда материалов, из которых обычно изготавливаются стенки каналов, приведены в табл. 8.1. [c.130] В тех случаях, когда поток несет в себе взвешенные твердые частицы, его скорость имеет ограничение снизу во избежание заиливания два канала. Это условие накладывает ограничения на выбор материала, из которого могут быть изготовлены стенки канала. [c.130] Стенки канала должны изготавливаться с некоторым запасом глубины во избежание перелива жидкости через их кромку. [c.131] Наличие в канале местных сопротивлений, а также изменение уклонов дна I приводит к неравномерности движения жидкости, что выражается в изменении конфигурации ее свободной поверхности. Эти вопросы, равно как и представляющие практический интерес виды неустановившихся течений открытых потоков, рассматриваются в специальной литературе. [c.131] Вернуться к основной статье