Bài giảng Thủy lực 2 - Chương 5: Nối tiếp và tiêu năng - Nguyễn Thị Bảy

Nội dung text: Bài giảng Thủy lực 2 - Chương 5: Nối tiếp và tiêu năng - Nguyễn Thị Bảy

1. TS. Nguyễn Thị Bảy - ĐHBK tp HCM -Bài Giảng Thủy Lực CHƯƠNG 5 NỐI TIẾP VÀ TIÊU NĂNG I. NỐI TIẾP DÒNG CHẢY Ở HẠ LƯU CÔNG TRÌNH Nối tiếp ở trạng thái chảy Nối tiếp ở trạng thái chảy đáy mặt Lưu tốc ở lớp gần mặt thoáng Lưu tốc ở lớp gần đáy đạt đạt giá trị lớn nhất (chỉ xảy ra giá trị lớn nhất → đáy khi ở chân công trình về phía kênhhạlưudễbịxóilở hạ lưu có bậc thẳng đứng)→ đáy kênh hạ lưu không bị xói lở hh hh NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG 1
2. TS. Nguyễn Thị Bảy - ĐHBK tp HCM -Bài Giảng Thủy Lực c) Cáctínhtoáncơbảncủanốitiếpchảyđáy 2 Vo 2 2 2g αV α V V2 H + P + 0 = E = h + c c + h H h = Σξ c 2g 0 c 2g f f 2g Đối với kênh CN E ⇒ 0 P P1 c K K Q = ϕbh c 2g()E 0 − h c hh hc Như vậy, nếu biết lưu lượng Q, từ công c thức trên sẽ thử dần h ⎡ 3 ⎤ c. ⎛ h ⎞ Sau đó dùng phương trình nước nhảy để h ⎢ 1+ 8⎜ cr ⎟ − 1⎥ tính tiếp h ”hoặch’: h" = c ⎜ ⎟ c h c ⎢ ⎝ hc ⎠ ⎥ 2 ⎢ ⎥ kênh ααQQ22 ⎣⎢ ⎦⎥ 00+=+y A y A CN C2 2 C1 1 gA21 gA ⇒ ⎡ 3 ⎤ ⎛ h ⎞ h ⎢ 1+ 8⎜ cr ⎟ − 1⎥ h' = h ⎢ ⎜ h ⎟ ⎥ Điều kiện xảy ra các loại nước nhảy: h 2 ⎝ h ⎠ h ” hh hay hh’>hc : nhảy phóng xa. Bảng trị số hệ số lưu tốc ϕ của dòng chảy qua đập tràn Theo công thức: Q = ϕbhc 2g(E0 − hc ) Sơ đồ công trình Hệ số lưu tốc ϕ 1. Chảy trực tiếp từ lỗ vào không khí (không qua đập tràn). 1,00 - 0.97 2. Chảy từ các lỗ ở đáy. 3. Chảy qua các bậc nước không có cửa van. 1,00 - 0.95 4. Chảy qua các bậc nước có cửa van. 1,00 5. Các đập tràn có dạng thuận dòng. 1,00 - 0.97 a) Khi chiều dài mặt tràn bé. b) Khi chiều dài mặt tràn trung bình. 1,00 c) Khi chiềi dài mặt tràn lớn. 0.95 6. Các đập tràn có dạng thuận dòng, có cửa van. 0.90 7. đập tràn có dạng gãy khúc. 0,90 - 0.85 8. Các đập tràn đỉnh rộng. 0,90 - 0.80 0,95 - 0.85 NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG 3
3. TS. Nguyễn Thị Bảy - ĐHBK tp HCM -Bài Giảng Thủy Lực 2. Nối tiếp chảy mặt Thường tồn tại khi sau Công trình có bậc thẳng đứng. Nếu hh tương đối nhỏ ⇒ dạng nối tiếp vẫn là chảy đáy với nước nhảy xa, tại chỗ hay ngập 1. Nếu hạ lưu đã có nước nhảy ngâp mà hh vẫn tăng lên, dòng chảy ra khỏi bậc có độ cong lớn hơn, khu nước cuôn ở h đáy to hơn, ⇒ dạng nối tiếp là chảy mặt h dạng sóng. (ổn định trong thời gian dài với sự thay đổi hh khá rộng) 2. Khi hh tăng đến giá trị nào đó, thì sau nước nhảy sóng dòng chảy vòng xuống đáy, xuất hiện thêm khu nước cuôn trên h h mặt thoáng ở xa công trình, ⇒ dạng nối tiếp là chảy mặt đáy không ngập (dạng này tồn tại không ổn định) 3. Đôi khi khu nước cuôn trên mặt thoáng bị đẩy về chân công trình, ⇒ h dạng nối tiếp là chảy mặt ngập (dạng h này tồn tại ổn định, trong phạm vi thay đổi độ sâu hh khá lớn) 4. Có thể khu nước cuôn trên mặt thoáng ở xa công trình vẫn tồn tại, nhưng đồng thời xuất hiện khu nước cuộn thứ hai ngay trên chân công trình, ⇒ hh dạng nối tiếp là chảy mặt đáy ngập (dạng này có thể xem là dạng nối tiếp cuối cùng ở trạng thái chảy mặt) 5. Khi độ sâu hh tiếp tục tăng lên thì hai khu nước cuộn ở mặt có thể nhập lại hh thành một ⇒ dạng nối tiếp là chảy đáy hồi phục (khu nước cuộn ở mặt rất lớn, khu nước cuộn ở đáy rất nhỏ) NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG 5
4. TS. Nguyễn Thị Bảy - ĐHBK tp HCM -Bài Giảng Thủy Lực 2 TƯỜNG TIÊU NĂNG 2 Vo /2g Nguyên tắc tính toán : H 2 Tính c sao cho h2 là độ sâu sau nước nhảy V2 /2g của hc( nhảy tại chỗ) E0 P H02 H2 Phương pháp tính toán : h2 hh hc c hc: xác định từ phần tính toán dòng chảy đáy ⎡ 3 ⎤ h ⎛ h ⎞ Độ sâu sau nước nhảy khi có nước nhảy tại mặt cắt co hẹp h = c ⎢ 1+ 8⎜ cr ⎟ − 1⎥ 2 2 ⎢ ⎜ h ⎟ ⎥ ⎣ ⎝ c ⎠ ⎦ Lưu lượng chảy qua tường tiêu năng được 3/ 2 tính như qua đập tràn mặt cắt thực dụng : Q = σnmtb 2gH02 mt :hệ số lưu lượng khi chảy qua tường tiêu năng mt = 0,4 ÷ 0,42. σ :hệ số ngập 2/ 3 n ⎛ Q ⎞ 2 2 ⎜ ⎟ V2 Q H02 = mà H = Η + = Η + ⎜ σ m b 2g ⎟ 02 2 2 2 ⎝ n t ⎠ 2g 2g()σh2b 2/ 3 ⎛ ⎞ 2 ⎜ Q ⎟ Q H2 = − 2 C = h -H (σ = 1,05 - 1,1) ⎜ ⎟ 2g( σh b) 2 2 ⎝ σnmtb 2g ⎠ 2 3 CHIỀU DÀI BỂ 2 Vo /2g H H Lbe = L1 + βLn + L’ o Eo h β à hệ số kinh nghiệm, P h β lấy bằng 0,7÷0,8 S L1 βLn L’ L1= L rơi -S Lrơi Lbể Đập tràn thực dụng mặt cắt hình thang: Lroi = 1,33 H0 ()P + 0,3H0 Đậptrànđỉnhrộng: Lroi = 1,64 H0 ()P + 0.24H0 L’ là chiều dài khu nước vật dưới (có thể cho L’=0) NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG 7