Bài giảng Thủy lực môi trường - Chương 8: Nước chảy - Nguyễn Thị Bảy

Nội dung text: Bài giảng Thủy lực môi trường - Chương 8: Nước chảy - Nguyễn Thị Bảy

1. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay CHƯƠNG I. KHÁI NIỆM K w K 1. Khảosátđường c1 hcr w α∂QA2 iJ−+ . dh gAs3 ∂ = ds αQB2 1− gA3 αQB2 dh ⇒ Trong lân cận Khi hh→ cr thì → 1 nên →∞ gA3 ds W-W, dòng biến đổi gấp 2. Khảo sát E0 khi dòng chảy chuyển từ chảy xiết sang êm h Nước nhảy Nước nhảy là sự h” b biến đổi gấp của 0 dòng chảy từ độ hcr K sâu h’, nhỏ hơn h” K c hcr, tới độ sâu h”, h’ 0 h’ lớn hơn hcr E02 E01 E0 i=0 E0min CH.8 - NƯỚC NHẢY - trang 1
2. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay 2 III. HÀM NƯỚC NHẢY α Q Θ=()hyA0 + ⇒ Θ=Θ()hh′′′ ( ) gA C 2 ddAdΘ α0Q Θmin ⇔ =− +yA = 0 2 ()C dh gA dh dh E (h) Ta xét: 0 Moment tĩnh của A/x : (y A) h” c Θ(h) Moment tĩnh dh của (A+dA)/x: (yc ++dh)A dA 2 Suy ra: h Δ h cr (y+Δ h)A + Δ A − y A dyA() cc() c = lim 2 dhΔ→h0 Δ h h’ Δ h Θmin E Θ, E hA A 0min ΔE 0 Δ+ Δ Δ A n ==+lim2 lim (A ) Θ(h’)=Θ(h”) Δ→h0Δ h2 Δ→ h0 = A B Vậy: dh x 2 α Q yC Θ ⇔ −+=0 BA0 min gA2 C h 3 2 3 2 nếu α=αAcr α Q A α 0Q 0 = ⇔ E ⇔ h=h ⇔ = ⇔ 0min cr dA B g Bcr g IV TÍNH TOÁN NƯỚC NHẢY ¾Kênh chữ nhật: ααQq22⎛ h2 ⎞ Abh;===y h2;q Qb ⇒ Θ=hyAb00 + = + c () c ⎜ ⎟ gA ⎝ gh2⎠ α q 2 223 ⎛⎞3 0 α qhh3cr h cr Với: α0= α⇒ ≈=⇒Θ=hhbcr () ⎜⎟ + g h g hh2h ⎝⎠ ⎛⎞⎛⎞hh33hh′′′22 Suy ra: bb⎜⎟⎜⎟cr+= cr + ⎝⎠⎝⎠h2′′′ h 2 ⎡⎤3 ⎡⎤3 h′′ ⎛⎞hcr h′ ⎛⎞hcr Vậy: h181′ =+⎢⎥⎜⎟ −h181′′ =+⎢⎥⎜⎟ − 2h⎢⎥′′ 2h⎢⎥⎝⎠′ ⎣⎦⎝⎠ ⎣⎦ ¾Kênh hình thang: 2 Công thức 1, 2 h h2 Khi h"≤ 5h h′′ = cr ′ cr cr A. N. Rakhmanov: h1,2=− 0,2hcr h0,2h′ + cr h′′ ¾Kênh lăng trụ có mặt cắt bất kỳ: 22 αα00QQ Giải thử dần từ phương trình nước nhảy : +=+y A y A C2 2 C1 1 gA21 gA CH.8 - NƯỚC NHẢY - trang 3
3. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay C’ ln=4,5h CI” I ” lni B’’ bI B K h” K C h ” h I A’ i 2 A h’ h1 hi x x x’ x” 1 i x2 Sơ đồ xác định vị trí nước nhảy ¾Các bước xác định vị trí nước nhảy: Bước thứ nhất: dựng đường nước dâng CI Bước thứ hai: dựng đường nước hạ bI ngược dòng chảy. Bước thứ ba: tìm các giá trị độ sâu liên hiệp của đường CI, vẽ đường CI’ Bước thứ tư: tịnh tiến đường CI’ tới trước thành đường C’’I bằng một chiều dài nứớc nhảy lni (lni = 4,5h” i) Giao điểm của C’’I và b1 chính là vị trí sau nước nhảy Ví dụ: Trên kênh m/c chữ nhật, b=10m, Q=50 m3/s, n=0,025; có 2 đoạn: Kênh một: i1=0; có nước nhảy hoàn chỉnh, đầu đoạn một có h1=0,2m. Kênh hai : i2>icr . Xác định vị trí nước nhảy và h’; h" trên đoạn một. b0 bII K K c0 N N i1=0 i2>icr Giải: (xem trong bảng tính toán .xls) Vì i2> icr nên ở chỗ đổi dốc: h2=hcr= 1,366m CH.8 - NƯỚC NHẢY - trang 5
4. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay VIII CÁC DẠNG NƯỚC NHẢY KHÁC ¾Nước nhảy ngập: A B K K h hng h a hc A’ B’ Đối với kênh chữ nhật: h h ρ−=γ−γ=γ−qb V V y A y A (ng h bh h b) 21C1 1 C2 222 ng h 2 22 (hh2 V− h h21 V V ) hhng− h ⇔=22 ghhh 2h 2 ⇒ ⎛⎞h Vh2 ng =+12Fr22 − 2h ⎜⎟ h ⎝⎠hghhhhC hng 2 ⎛⎞hh Hay: =+12Fr1h ⎜⎟ − hhhC⎝⎠ CH.8 - NƯỚC NHẢY - trang 7
5. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay K K h” h h’ cr Nước nhảy sóng dạng những loạt sóng tắt dần K K h h’ h” cr Nước nhảy sóng dạng những loạt sóng điều hoà ¾Tổn thất năng lượng đ/v từng loại nước nhảy: 1. Nếu tính từ h’ đến h” : ⎮ΔE⎮phóng xa ⎮ΔE⎮tại chỗ h hc” h” h’ hc E0 E0c” E0c E” E0’ Nước nhảy ngập ít mất năng lượng nhất CH.8 - NƯỚC NHẢY - trang 9
6. TS. Nguyễn Thị Bảy, ĐHBK tp. HCM, www4.hcmut.edu.vn/~ntbay Comments Dissipation (tiêu tán) Stable, well- high balanced, steady dissipation jump. Best performance and action. Best design range. (nướcnhảy ổn định, hồnchỉnh tạichỗ). Rough, intermittent very high strong jump. Good dissipation performance. (nướcnhảymạnh, phĩng xa) CH.8 - NƯỚC NHẢY - trang 11