Giáo trình Thủy lực - Chương 5: Nối tiếp và tiểu năng - Nguyễn Thị Bảy
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
CHÖÔNG 5
NOÁI TIEÁP VAØ TIEÂU NAÊNG
I. NOÁI TIEÁP DOØNG CHAÛY ÔÛ HAÏ LÖU COÂNG TRÌNH
Noái tieáp ôû traïng thaùi chaûy
Noái tieáp ôû traïng thaùi chaûy
maët
ñaùy
Löu toác ôû lôùp gaàn maët thoaùng
ñaït giaù trò lôùn nhaát (chæ xaûy ra
khi ôû chaân coâng trình veà phía
haï löu coù baäc thaúng ñöùng)→
ñaùy keânh haï löu khoâng bò xoùi lôû
Löu toác ôû lôùp gaàn ñaùy ñaït
giaù trò lôùn nhaát → ñaùy
keânh haï löu deã bò xoùi lôû
hh
hh
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 1
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
1. Noái tieáp chaûy ñaùy
a) Doøng chaûy ôû haï löu laø doøng chaûy
eâm (i<icr): noái tieáp vôùi haï löu qua
nöôùc nhaûy
1. Noái tieáp baèng nöôùc nhaûy taïi
choã
(h”c=hh): naêng löôïng thöøa cuûa doøng
chaûy thöôïng löu bi tieâu hao gaàn heát qua
nöôùc nhaûy.
hc caøng beù → E0 caøng lôùn →
nöôùc nhaûy caøng bò ñaåy ra xa
chaân coâng trình(hh caøng
nhoû). Ngöôïc laïi, neáu hh caøng
lôùn, naêng löôïng ôû haï löu caøng
lôùn → nöôùc nhaûy caøng bò ñaåy
gaàn veà phía chaân coâng trình
2. Noái tieáp baèng nöôùc nhaûy foùng xa
(h”c>hh): naêng löôïng thöøa cuûa doøng
chaûy thöôïng löu khoâng bò tieâu hao heát
qua nöôùc nhaûy, maø coøn bò tieâu qua
ñoaïn nöôùc daâng chaûy xieát töø m/c c-c ñeá
tröôùc nöôùc nhaûy baèng ma saùt doïc theo
ñaùy keânh, vaän toác ôû gaàn ñaùy raát lôùn →
daãn ñeán xoùi lôõ loøng keânh taïi vò trí naøy.
Vo2
2g
3. Noái tieáp baèng nöôùc nhaûy ngaäp (h”c<hh):
naêng löôïng thöøa cuûa doøng ôû thöông löu
nhoû, trong khi naêng löông döï tröõ ôû haï
löu lôùn (hh lôùn) laøm nöôùc nhaûy caøng bò
daãn veà phía chaân coâng trình tröôùc m/c
c-c, laøm m/c c-c bò ngaäp.
H
E0
P
P1
c
hc
c
K
K
hh
b) Doøng chaûy ôû haï löu laø doøng chaûy xieát (i>icr): khoâng qua nöôùc nhaûy
1. hc=hh: hình thaønh doøng chaûy ñeàu
ôû haï löu.
hc
hh
2. hc>hh: hình thaønh ñöôøng nöôùc
haï bII noái tieáp vôùi doøng chaûy
bII
ñeàu ôû haï löu
hc
hh
CII
3. hc>hh: hình thaønh ñöôøng nöôùc daâng
CII noái tieáp vôùi doøng chaûy ñeàu
ôû haï löu
hc
hh
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 2
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
c) Caùc tính toaùn cô baûn cuûa noái tieáp chaûy ñaùy
Vo2
2g
αV02
2g
αcVc2
2g
V2
c
H
P
H + P +
= E0 = hc +
+ hf
hf =Σξ
2g
E0
Ñoái vôùi keânh CN ⇒
P1
c
hc
K
K
(
)
Q = ϕbhc 2g E0 − hc
hh
c
Nhö vaäy, neáu bieát löu löôïng Q, töø coâng
thöùc treân seõ thöû daàn hc.
3
⎡
⎢
⎤
⎥
⎥
⎥
⎛
⎞
hcr
hc
Sau ñoù duøng phöông trình nöôùc nhaûy ñeå
tính tieáp hc” hoaëc h’h:
⎜
⎜
⎟
⎟
hc 1+ 8
−1
h"c =
⎢
⎝
⎠
2
⎢
keânh
CN
α0 Q2
gA2
α0 Q2
gA1
⎢
⎥
⎦
⎣
+ y A =
+ y A
C2
2
C
1
1
⇒
3
⎡
⎤
⎥
⎛
⎞
hcr
hh
⎢
⎜
⎟
⎟
hh 1+ 8
−1
h'h =
⎜
⎢
⎢
⎥
⎥
⎝
⎠
Ñieàu kieän xaûy ra caùc loaïi nöôùc nhaûy:
2
hc”<hh hay hh’<hc
hc”=hh hay hh’=hc
hc”>hh hay hh’>hc
: nhaûy ngaäp.
: nhaûy taïi choã.
: nhaûy phoùng xa.
⎢
⎥
⎦
⎣
Baûng trò soá heä soá löu toác ϕ cuûa doøng chaûy qua ñaäp traøn
Theo coâng thöùc:
)
Q = ϕbhc 2g E0 − hc
Sô ñoà coâng trình
Heä soá löu toác
ϕ
1. Chaûy tröïc tieáp töø loã vaøo khoâng khí (khoâng qua ñaäp traøn).
2. Chaûy töø caùc loã ôû ñaùy.
1,00 - 0.97
3. Chaûy qua caùc baäc nöôùc khoâng coù cöûa van.
4. Chaûy qua caùc baäc nöôùc coù cöûa van.
5. Caùc ñaäp traøn coù daïng thuaän doøng.
a) Khi chieàu daøi maët traøn beù.
1,00 - 0.95
1,00
1,00 - 0.97
b) Khi chieàu daøi maët traøn trung bình.
c) Khi chieài daøi maët traøn lôùn.
1,00
0.95
6. Caùc ñaäp traøn coù daïng thuaän doøng, coù cöûa van.
7. ñaäp traøn coù daïng gaõy khuùc.
8. Caùc ñaäp traøn ñænh roäng.
0.90
0,90 - 0.85
0,90 - 0.80
0,95 - 0.85
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 3
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
Xaùc ñònh hình thöùc noái tieáp ôû haï löu ñaäp traøn m/c thöïc duïng, cao P=7m,
Ví duï:
chieàu roäng keânh daãn baèng chieàu daøi daäp. Keânh daãn sau ñaäp coù i=0,0002,
n=0,017. Löu löôïng traøn qua ñaäp q=8 m3/s/m. Ñoä saâu haï löu hh=3,6m
Vo2
2g
Coät nöôùc toaøn phaàn H0 tính theo:
2/ 3
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
q
H
P
Ho =
m 2g
E0
P1
Laáy m=0,49 ⇒ H0=2,38m
c
hc
K
K
hh
Ta tính hcr:
1 / 3
2
⎛
⎞
q
3
c
⎜
⎜
⎟
⎟
h cr
=
=
8 / 9.81 = 1.87 m
g
⎝
⎠
Töø coâng thöùc:
Thöû daàn ta coù: hc=0,68 m
)
q = ϕhc 2g E0 − hc
Vôùi heä soá ϕ tra baûng =0,90
3
⎡
⎢
⎢
⎣
⎤
⎥
⎛
⎞
hc
hcr
hc
⇒ h"c =
1+ 8
−1 = 4,05m
> h = 3,6m
⎜
⎟
⎟
h
⎜
⎥
⎦
2
⎝
⎠
⇒ nöôùc nhaûy f.xa
3
Ta tính h’h:
⎡
⎤
⎛
⎞
hh
hcr
hh
⇒ h'h =
1+ 8
−1 = 0,83m
⎢
⎥
⎜
⎟
⎟
⎜
⎢
⎣
⎥
⎦
2
⎝
⎠
Ñoaïn chaûy xieát nöôùc daâng C1 tröôùc nöôùc nhaûy coù ñoä saâu ñaàu laø hc=0,68 m vaø
ñoä saâu cuoái laø h’=0,83m. Ta tính chieàu daøi ñoaïn chaûy xieát baèng p.ph sai phaân
höõu haïn:
∆E0
i − J
∆L =
Ta laäp baûng tính toaùn (xem b laø raát lôùn: h=R
V2
C2R
V2/2g
(m) (m/s) (m)
E0
(m)
∆L
H
V
C R
∆E0
J =
i − J
J
(m) (m)
45.4
0,68 11,8 7,08 7,76 0,0655
0,83 9,64 4,77 5,60 0,0337
0,049
6
-
-
43,7
51.95
0,0494 2,16
Vaäy noái tieáp sau ñaäp traøn laø nöôùc nhaûy phoùng xa vôùi chieàu
daøi ñoaïn nöôùc chaûy xieát laø 43,7 m
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 4
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
2. Noái tieáp chaûy maët
Thöôøng toàn taïi khi sau Coâng trình coù baäc thaúng ñöùng.
Neáu hh töông ñoái nhoû ⇒ daïng noái tieáp vaãn laø chaûy ñaùy vôùi nöôùc
nhaûy xa, taïi choã hay ngaäp
1. Neáu haï löu ñaõ coù nöôùc nhaûy ngaâp maø
hh vaãn taêng leân, doøng chaûy ra khoûi baäc
coù ñoä cong lôùn hôn, khu nöôùc cuoân ôû
ñaùy to hôn, ⇒ daïng noái tieáp laø chaûy maët
daïng soùng. (oån ñònh trong thôøi gian daøi
vôùi söï thay ñoåi hh khaù roäng)
hh
2. Khi hh taêng ñeán giaù trò naøo ñoù, thì sau
nöôùc nhaûy soùng doøng chaûy voøng xuoáng
ñaùy, xuaát hieän theâm khu nöôùc cuoân treân
maët thoaùng ôû xa coâng trình, ⇒ daïng noái
hh
tieáp laø chaûy maët ñaùy khoâng ngaäp (daïng
naøy toàn taïi khoâng oån ñònh)
3. Ñoâi khi khu nöôùc cuoân treân maët
thoaùng bò ñaåy veà chaân coâng trình, ⇒
daïng noái tieáp laø chaûy maët ngaäp (daïng
naøy toàn taïi oån ñònh, trong phaïm vi
thay ñoåi ñoä saâu hh khaù lôùn)
hh
4. Coù theå khu nöôùc cuoân treân maët thoaùng
ôû xa coâng trình vaãn toàn taïi, nhöng
ñoàng thôøi xuaát hieän khu nöôùc cuoän thöù
hai ngay treân chaân coâng trình, ⇒
hh
daïng noái tieáp laø chaûy maët ñaùy ngaäp
(daïng naøy coù theå xem laø daïng noái tieáp
cuoái cuøng ôû traïng thaùi chaûy maët)
5. Khi ñoä saâu hh tieáp tuïc taêng leân thì hai
khu nöôùc cuoän ôû maët coù theå nhaäp laïi
thaønh moät ⇒ daïng noái tieáp laø chaûy
ñaùy hoài phuïc (khu nöôùc cuoän ôû maët
raát lôùn, khu nöôùc cuoän ôû ñaùy raát nhoû)
hh
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 5
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
I. TIEÂU NAÊNG ÔÛ HAÏ LÖU COÂNG TRÌNH
Ñoaïn chaûy xieát
Noái tieáp chaûy ñaùy
Ñöa nöôùc
nhaûy taïi chaân
coâng trình
Coâng
trình tieâu
naêng
Giaûm
chieàu daøi
ñoaïn chaûy
xieát
Khi noái tieáp chaûy ñaùy
thöôøng gaây xoùi lôû treân
moät ñoaïn daøi sau coâng
trình
Beå tieâu naêng
Töôøng tieâu naêng
Beå töôøng keát hôïp
1 BEÅ TIEÂU NAÊNG
Vo2/2g
Nguyeân taéc tính toaùn :
H
V22/2g
Tính d sao cho h2 laø ñoä saâu sau nöôùc
nhaûy cuûa hc (n. nhaûy taïi choã)
∆z
E0
H02
H2
hh
P
Phöông phaùp tính toaùn :
h2
hc: xaùc ñònh töø phaàn tính toaùn doøng
chaûy ñaùy
d
hc
(
)
Q = ϕbhc 2g E0 − hc
3
⎡
⎤
⎥
⎥
⎦
⎛
⎞
hc
hcr
hc
⎢
⎢
⎣
⎜
⎜
⎟
⎟
h2 = h"c =
1+ 8
−1
Ñoä saâu sau nöôùc nhaûy khi coù nöôùc nhaûy taïi choã
2
⎝
⎠
Doøng chaûy töø beå qua keânh haï löu ñöôïc xem
nhö doøng chaûy qua moät ñaäp traøn ñænh roäng
'
(
)
Q = ϕ bhh 2g Η02 − hh
ϕ’ = 0,95 – 1 ( heä soá löu toác qua daäp traøn ñænh roäng)
2
⎛
⎞
Q2
V22
2g
V2
'
⎜
⎜
⎟
⎟
Q = ϕ bhh 2g
+ ∆z
∆z =
−
2g
2
⎝
⎠
Q2
(
)
2g ϕ'bhh
Q2
d = σh2 - ∆z - hh
∆z =
−
2
2
(
)
(
)
2g ϕ'bhh
2g b h
σ
2
heä soá an toaøn: σ = 1,05 - 1,1.
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 6
TS. Nguyeãn Thò Baûy - ÑHBK tp HCM -Baøi Giaûng Thuûy Löïc
2 TÖÔØNG TIEÂU NAÊNG
2
Vo /2g
Nguyeân taéc tính toaùn :
H
2
Tính c sao cho h2 laø ñoä saâu sau nöôùc nhaûy
cuûa hc( nhaûy taïi choã)
V2 /2g
E0
H02 H2
P
Phöông phaùp tính toaùn :
h2
hh
hc
c
hc: xaùc ñònh töø phaàn tính toaùn doøng chaûy ñaùy
3
⎡
⎢
⎢
⎣
⎤
⎥
⎥
⎦
⎛
⎞
hc
2
hcr
hc
Ñoä saâu sau nöôùc nhaûy khi coù nöôùc nhaûy taïi maët caét co heïp
⎜
⎜
⎟
⎟
h2 =
1+ 8
−1
⎝
⎠
Löu löôïng chaûy qua töôøng tieâu naêng ñöôïc
tính nhö qua ñaäp traøn maët caét thöïc duïng :
3/ 2
02
Q = σnmtb 2gH
mt :heä soá löu löôïng khi chaûy qua töôøng tieâu naêng mt = 0,4 ÷ 0,42.
σn :heä soá ngaäp
2/ 3
⎛
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
V22
2g
Q2
Q
H02 =
H2 =
H02 = Η2 +
= Η2 +
maø
2
σnmtb 2g
σ
(
)
2g h2b
2/ 3
Q
Q2
2g( σh2b)2
⎛
⎞
⎟
⎟
⎠
⎜
⎜
⎝
−
(σ = 1,05 - 1,1)
C = h2 - H2
σnmtb 2g
3 CHIEÀU DAØI BEÅ
2
Vo /2g
Ho
H
Lbe = L1 + βLn + L’
Eo
hh
P
β aø heä soá kinh nghieäm,
β laáy baèng 0,7÷0,8
S
L1
βLn
L’
L1= L rôi - S
Lrôi
Lbeå
Ñaäp traøn thöïc duïng maët caét hình thang:
Ñaäp traøn ñænh roäng:
(
)
Lroi = 1,33 H0 P + 0,3H0
(
)
Lroi = 1,64 H0 P + 0.24H0
L’ laø chieàu daøi khu nöôùc vaät döôùi (coù theå cho L’=0)
NOÁI TIEÁP, TIEÂU NAÊNG 7
7 trang
18640
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Thủy lực - Chương 5: Nối tiếp và tiểu năng - Nguyễn Thị Bảy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thuy_luc_chuong_5_noi_tiep_va_tieu_nang_nguyen_th.pdf
