Bài giảng Thủy lực môi trường - Chương 7: Dòng ổn định không đều biến đổi dần trong kênh hở - Nguyễn Thị Bảy

Nội dung text: Bài giảng Thủy lực môi trường - Chương 7: Dòng ổn định không đều biến đổi dần trong kênh hở - Nguyễn Thị Bảy

1. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay CHƯƠNG dòng chảy gần như dòng đều trên một đoạn rất nhỏ và áp suất trên mặt cắt ướt xem như phân bố theo qui Chuyển động không luật thuỷ tĩnh đều biến đổi chậm độ dốc đường mặt nước, độ Chuyển động dốc đáy kênh, và dạng của không đều mặt cắt ngang kênh thay trong kênh đổi rất chậm dọc theo dòng chảy trong kênh Chuyển động không đều biến đổi gấp CH.7 - DÒNG KHÔNG ĐỀU - trang 1
2. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay 6. Khảo sát biến thiên E0 theo Q h Q3 Q2 ¾Nhận xét: Khi lưu lượng tăng, hcr Q sẽ tăng, và đường E0=f(h) sẽ tiến về 1 Q1<Q2<Q3 bên phải và lên trên như hình vẽ Q ↑ hcr E0 E0min 7. Khảo sát biến thiên Q theo h dQ⎛⎞α 2 d ⎡⎤2 QAEh0max⇔=⎜⎟ ⎣⎦() 0 −= khi E0=const dh⎝⎠ 2g dh dA ⇔−−=2A() E h A2 0 dh 0 ααQQ22 ⎛⎞αQ2 2 ⇔+−−=2AB h h A2 0 Eh00=+ hay = AEh() − ⇒ ⎜⎟2 2gA2 2g ⎝⎠2gA αQBA2 ⇔=⇔=AFr122 gA2 ⇔=hhcr Qmax Đối với kênh chữ nhật khi E0=const : 2 2 αq 3 Từ hcr = E0min ⇒ hqgh=⇒=3 3 crg cr 3 ⇒ Qmax== bq max b. 9,81.h cr Ví dụ: E0=2m; b=3m suy ra: 2 4 Kênh chữ nhật b=3m h = E = = 1,33m cr 3 0min 3 E 0=const=2m : Q=f(h) 3 3 Qmax = 3 9.81*1,33 = 14,46m / s 16 hcr,Qmax 14 Ta vẽ hàm số Q=f(h) 12 10 8 6 4 ⎧ h = 0 Q(m3/s) 2 Nhận xét thấy: Q = 0 ⇔ ⎨ 0 ⎩h = E0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2h(m) 2.2 CH.7 - DÒNG KHÔNG ĐỀU - trang 3
3. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay 1. Dạng đường mặt nước trong kênh lăng tru ïbiến đổi chậm dần 2 22 Q QQ22 QQ J 2 K 2 Vì: : i == K 0 J ==22 2 Và: 22 2 ⇒=2 =2 ACR K ACR00 0K 0 iKQ 2 K 2 K 0 0 Nên ta viết lại p.tr để biện luận ⇒ dh 1− 2 = i K ds 1− Fr2 dh ds>⇒ 0 đường nước Nhận xét: dh ds=⇒ 0 dòngdâng đều ↔ I=J dh ds ↔1 hạ Ta biện luận cho một c K trường hợp i>0. hcr 2 K K Các trường hợp khác sẽ 0 2 >↔1 dâng CM tương tự K 0 0 22K2 KK00−1 11−−222 dh i− J KKK0 ==22iii2 == 22 ds ααQB KiB00CR K K 1−−3211j−−22 2 j gAgA ACR K K0 2x 2 theo− Bakh. α iC B ⎛⎞Kh ⎛⎞ x j = ⎜⎟= ⎜⎟= η x là số mũ thủy lực gP ⎝⎠Kh00 ⎝⎠ ⎛ h ⎞ dη 1 dh dh dη dhη−x 1 d η Từ: ⎜ ⎟ = η ⇒ = ⇒ = h ⇒ ==ih0 ⎜ ⎟ 0 dsη−x j ds ⎝ h0 ⎠ ds h0 ds ds ds x ijη− 1j − ilΔηη2 d ⇒ ds=η=η− d d ⇒ =η−η−()(1j) − xx21 ∫ x h10 η− 1 −η h1−η 0 η1 ilΔ ϕ tra bảng theo η và x ⇒ =η−η−()(121 −j )()() ϕη−ϕη 2 () 1 h0 (xem phụ lục cuối GT TL) CH.7 - DÒNG KHÔNG ĐỀU - trang 5
4. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay Vídụ1: Kênh hình thang b=3m, m=1, n= 0,015, i= 0,001, 3 Q=51,2m /s. h1=3.2m; h2=4m, ΔL? h A V E0 d e lE0 h tb A tb Ptb Rtb Ktb Jtb d e l L L z d z m t x 3.2 19.8 2.6 3.5 0 0 3.2 0 3.3 20.8 2.5 3.6 0.07 3.25 20.3 12.2 1.7 1903 0.0007 252.3 252 -0.3 3 252 3.4 21.8 2.4 3.7 0.07 3.35 21.3 12.5 1.7 2024 0.0006 202.8 455 -0.5 2.9 455 3.5 22.8 2.3 3.8 0.08 3.45 22.3 12.8 1.7 2150 0.0006 175.6 631 -0.6 2.9 631 3.6 23.8 2.2 3.8 0.08 3.55 23.3 13 1.8 2279 0.0005 158.5 789 -0.8 2.8 789 3.7 24.8 2.1 3.9 0.08 3.65 24.3 13.3 1.8 2414 0.0004 146.8 936 -0.9 2.8 936 3.8 25.8 2 4 0.08 3.75 25.3 13.6 1.9 2553 0.0004 138.4 1074 -1.1 2.7 1074 3.9 26.9 1.9 4.1 0.08 3.85 26.4 13.9 1.9 2696 0.0004 132 1206 -1.2 2.7 1206 4 28 1.8 4.2 0.09 3.95 27.5 14.2 1.9 2844 0.0003 127.1 1334 -1.3 2.7 1334 z=f(x) đáy 4 3 2 Mặt thoáng-a1 1 0 N-N(h0=3m) -1 -2 K-K(hcr=2.37m) 0 200 400 600 800 1000 1200 x(m) Vận tốc truyền sóng nhiễu gA c = động nhỏ trong nước tĩnh: B 2 2 Q 2 2 ⎛⎞VQBA 2 ⇒=⎜⎟ 2 ==3 Fr ⎝⎠cgA⎛⎞gA ⎜⎟ ⎝⎠B 2 2 CH.7 - DÒNG KHÔNG ĐỀU - trang 7