|
Гидравлический расчет системы, состоящей из цилиндрических каналов различных поперечных сечений и дюкера
Курсовая работа
Выполнил:ст.гр. ГЧ-31
Ляйрих М. О.
Проверил:преподаватель
Ахматова Н. П.
Новосибирск, 2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение........................................................................................................... 3
1 Расчет и построение кривой свободной поверхности призматического (цилиндрического) канала....................................................................... 4
1.1 Расчет нормальной глубины потока.................................................... 4
1.2 Расчет критической глубины потока................................................... 6
1.3 Расчет критического уклона канала.................................................... 8
1.4 Определение формы кривой свободной поверхности потока............ 9
1.5 Расчет гидравлического показателя русла........................................ 10
1.6 Построение логарифмической анаморфозы..................................... 12
1.7 Расчет элементов свободной поверхности потока............................ 14
1.8 Построение кривой свободной поверхности потока по способу Бахметева 17
2 Гидравлический расчет дюкера................................................................. 18
2.1 Расчет одной нитки трубопровода.................................................... 18
3 Построение кривых свободной поверхности в естественных руслах...... 23
Заключение................................................................................................... 32
Список использованной литературы.......................................................... 33
Введение
Построение кривой свободной поверхности представляет практический интерес и позволяет определить изменение ее положения свободной поверхности при проведении различных работ врусле.
В курсовой работе необходимо рассчитать и построить кривые свободной поверхности различными методами: в цилиндрическом канале - методом Бахметева, в естественном русле - методом Павловского.
Цилиндрический канал состоит из двух участков, имеющих различную форму поперечных сечений, соединенных дюкером, проложенным под насыпью автомобильной дороги.
Естественное русло - это двухрукавный участок с запрудой в несудоходном рукаве.
1 Расчет и построение кривой свободной поверхности призматического (цилиндрического) канала
Под призматическим (цилиндрическим) руслом в гидравлике понимается канал, в котором форма и размеры поперечного сечения одинаковы по длине русла.
В курсовой работе заданы два различных канала, каждый из которых имеет свою форму поперечного сечения.
Для определения типа и построения кривой свободной поверхности для каждого канала необходимо, в первую очередь, определить нормальную и критическую глубины.
1.1 Расчет нормальной глубины потока
Нормальная глубина h0 - это глубина, которая устанавливается при равномерном движении в расчетном русле при прохождении заданного расхода воды Q. Индекс «0» в дальнейшем будет означать, что характеристика соответствует нормальной глубине.
Уравнение равномерного движения является основной зависимостью для определения нормальной глубины
| (1.1.1)
| где ω – площадь поперечного сечения канала, м2;
C – коэффициент Шези, м0,5/с, определяемый по формуле Маннинга
| (1.1.2)
| n – коэффициент шероховатости;
– гидравлический радиус;
– длина смоченного периметра, м;
– уклон дна канала.
В уравнении (1.11) вводится понятие модуля расхода
| (1.1.3)
| Для заданного русла модуль расхода, при соответствующей нормальной глубине, является постоянной величиной
| (1.1.4)
| Для трапецеидального сечения
Для параболического сечения
Нормальная глубина каждого канала находится графическим методом. Задаваясь рядом значений глубины (не менее 4), определяем геометрические и гидравлические характеристики сечения. Расчет сводим в таблицу 1. 1.1.
Таблица 1.1.1- К расчету нормальной глубины потока
а) трапецеидальное сечение:
Величина или расчетная формула
| Численные значения
| h, м
| 1,00
| 0,95
| 0,90
| 0,80
| ω=(b+mh)h, м2
| 3,30
| 3,06
| 2,84
| 2,40
| , м
| 5,41
| 5,23
| 5,04
| 4,68
| , м
| 0,61
| 0,59
| 0,56
| 0,51
| , m0,5/ c
| 46,05
| 45,79
| 45,39
| 44,69
| , м3/c
| 118,69
| 107,63
| 96,47
| 76,59
| б) параболическое сечение
Величина или расчетная формула
| Численные значения
| h, м
| 1,00
| 1,50
| 2,00
| 2,50
| , м
| 3,58
| 4,38
| 5,06
| 5,66
| , м2
| 2,39
| 4,38
| 6,75
| 9,43
| , м
| 4,32
| 5,34
| 6,65
| 7,90
| , м
| 0,55
| 0,82
| 1,02
| 1,19
| , m0,5/ c
| 32,33
| 34,55
| 35,83
| 36,76
| , м3/c
| 57,30
| 137,03
| 244,26
| 378,15
| По данным таблицы 1.1.1(а, б) строят график зависимостей K=f(h), по которому, зная величину К0, определяем нормальную глубину h0 (рисунок 1.1.1, рисунок 1.1.2).
Для трапецеидального сечения:
h0, м
| ω0, м2
| , м
| , м
| , м0,5/с
| K0, м3/с
| 1,00
| 3,30
| 5,41
| 0,61
| 46,05
| 118,69
| Для параболического сечения:
h0, м
| B0, м
| ω0, м2
| , м
| , м
| , м0,5/с
| K0, м3/с
| 1,80
| 4,80
| 5,76
| 6,13
| 0,94
| 35,35
| 197,41
|
Для проверки вычисляем модуль расхода, соответствующий найденной нормальной глубине, и рассчитываем погрешность по формуле
| (1.1.5)
| Расчет считают завершенным, если ΔK < 5%.
Для трапецеидального сечения:
Принимаем h0 = 1,00 м.
Для параболического сечения:
Принимаем h0 = 1,80 м.
1.2 Расчет критической глубины потока
Критическая глубина hк — это глубина, соответствующая минимуму удельной энергии сечения (рисунок 1.2.1). Индекс «к» в дальнейшем будет означать, что характеристика соответствует критической глубине.
Для определения критической глубины графическим способом сначала вычисляем постоянную величину , затем задаем ряд значений глубины (не менее 4) и находим геометрические характеристики сечения.
Для трапецеидального сечения
Для параболического сечения
| Рисунок 1.2.1 – График удельной энергии сечения
| Расчет сводим в таблицу 1.2.1 (а, б).
Таблица 1.2.1 - К расчету критической глубины потока
а) для трапецеидального сечения
Величина или расчетная формула
| Численные значения
| h, м
| 1,00
| 0,60
| 0,50
| В=b+2mh, м
| 4,80
| 3,60
| 3,30
| ω=(b+mh)h, м2
| 3,30
| 1,62
| 1,28
|
| 7,47
| 1,18
| 0,63
| б) для параболического сечения
Величина или расчетная формула
| Численные значения
| h, м
| 1,00
| 0,80
| 0,40
| В, м
| 3,58
| 3,20
| 2,27
| ω=2/3Bh, м2
| 2,39
| 1,71
| 0,61
|
| 3,81
| 1,56
| 0,09
| По данным таблицы 1.2.1 строим график зависимости , на нем откладываем найденное ранее значение Δк, по которому определяем критическую глубину hк (рисунок 1.2.2, рисунок 1.2.3).
Для трапецеидального сечения:
hк, м
| ωк, м2
| , м
| B, м
|
| , м0,5/с
|
| 0,45
| 1,11
| 3,42
| 3,15
| 0,32
| 41,35
| 0,43
| Для параболического сечения:
hк, м
| Bк, м
| ωк, м2
| , м
|
| , м0,5/с
|
| 0,58
| 2,72
| 1,05
| 3,05
| 0,34
| 29,84
| 0,43
| Принимаем для трапецеидального сечения hк = 0,45 м.
Принимаем для параболического сечения hк = 0,58 м.
1.3 Расчет критического уклона канала
Критический уклон i - воображаемый уклон, который надо придать рассматриваемому призматическому руслу, чтобы при заданном расходе Q и при равномерном движении воды в русле нормальная глубина h0 оказалась равной критической hK (рисунок 1.3.1).
Критический уклон рассчитываем по формуле
| (1.3.1)
| Для трапецеидального сечения критический уклон равен
Для параболического сечения критический уклон равен
|
| Рисунок 1.3.1 – К определению критического уклона
| В трапецеидальном сечении h0 > hк, i < iк, значит поток при равномерном движении будет находиться в спокойном состоянии.
В параболическом сечении h0 > hк, i < iк, значит поток при равномерном движении будет находиться в спокойном состоянии.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|